Wirkungsgrad gesteigert: Perowskit-Solarzellen sind bereit für den großflächigen Einsatz

Metallhalogenid-Perowskite gelten als große Hoffnungsträger in Sachen Solarenergie. Denn theoretisch können sie die Leistungsfähigkeit von Solarzellen deutlich erhöhen. Bisher allerdings kommen darauf basierende Solarmodule noch nicht kommerziell zum Einsatz. Verantwortlich dafür sind vor allem zwei Gründe: Zum einen ist das Produktionsverfahren vergleichsweise aufwändig. So sind mehrere Verfahrensschritte nötig. Vor allem aber können diese nur bei hohen Temperaturen durchgeführt werden. Dementsprechend hoch ist der Energieaufwand. Dies hat zur Folge, dass die Module deutlich länger im Einsatz sein müssen, bis ihre Klimabilanz tatsächlich ins positive dreht. Hinzu kommt: Die Perowskit-Solarzellen sind nicht so stabil wie ihre konventionellen Pendants. Auch dies verhindert bisher einen großflächigen Einsatz. Nun aber könnten Forscher der TU Dresden hier jeweils wichtige Fortschritte erzielt haben. Ihren Angaben zufolge ist es ihnen gelungen, stabile Perowskit-Solarzellen herzustellen, die einfach produziert werden können und über einen vergleichsweise hohen Wirkungsgrad verfügen.

Organische Halogenidsalze sorgten für den Durchbruch

Der Hintergrund: Schon bisher gibt es ein Herstellungsverfahren, bei dem die erwähnten hohen Temperaturen nicht benötigt werden. Fachleute sprechen hier von einer „invertierten Architektur“. Bisher führte dies aber zu einem gewichtigen Nachteil: Der Wirkungsgrad reduzierte sich dadurch soweit, dass ein kommerzieller Einsatz in der Solartechnik nicht möglich ist. Hier haben die Forscher nun eine Lösung gefunden. Die entscheidende Rolle spielen hier organische Halogenidsalze. Diese wurden an der Ober- und Unterseite der Perowskit-Schicht angebracht. Dadurch werden strukturelle Fehler ausgeglichen, was einen durchaus positiven Effekt mit sich bringt. Denn auf diese Weise konnten die Forscher einen Wirkungsgrad von 23,7 Prozent erreichen. Dies stellt einen Rekordwert für Perowskit-Solarzellen mit invertierter Architektur dar. Gleichzeitig sorgte der Zusatz der Halogenidsalze auch dafür, dass sich die Stabilität des Produkts erhöhte. Es scheint also tatsächlich so, als sei es den Forschern gelungen, die beiden schwerwiegendsten Hindernisse für Perowskit-Solarzellen aus dem Weg zu räumen.

Auf der selben Fläche könnte zukünftig mehr Ökostrom produziert werden

Die Erhöhung des Wirkungsgrads ist hierbei kein reiner Selbstzweck. Denn für den Aufbau von Solarmodulen wird viel Platz benötigt. Dieser ist allerdings nicht überall vorhanden. Markantestes Beispiel: Der Stadtstaat Singapur ist so dicht besiedelt, dass Solarstrom per Untersee-Stromkabel aus dem mehr als 5.000 Kilometer entfernten Australien importiert werden muss. Ein höherer Wirkungsgrad bedeutet vor diesem Hintergrund, dass auf der selben Fläche mehr Strom produziert werden kann. Allerdings wurden in den letzten Monaten nicht nur bei den Perowskit-Solarzellen neue Rekorde in Sachen Wirkungsgrad verkündet, sondern auch bei klassischen Solarmodulen. Bisher ist daher noch nicht abzusehen, welcher Ansatz sich letztlich als am erfolgversprechendsten erweisen wird. Die Entscheidung darüber dürfte aber auf rein wirtschaftlicher Basis gefällt werden. Oder anders ausgedrückt: Es geht darum, Solarmodule zu produzieren, die Strom möglichst preiswert produzieren. Dabei spielen nicht nur die Produktionskosten eine Rolle, sondern eben auch die Ausgaben für die benötigten Flächen und die Installation und Wartung.

Via: TU Dresden

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