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Gesalzene Perowskit-Solarzellen mit mehr Stromausbeute

Prof. Yana Vaynzof. Foto: privat

Prof. Yana Vaynzof. Foto: privat

Forscherinnen aus Dresden und Pavia treiben invertierte Zellen bis auf 23,7 Prozent Wirkungsgrad hoch

Dresden/Pavia, 3. Dezember 2021. Um die Ausbeute künftiger Photovoltaikanlagen zu verbessern, haben die italienische Uni Pavia und das Zentrum für fortgeschrittene Elektronik Dresden (Cfaed) den Wirkungsgrad von Perowskit-Solarzellen in invertierter Architektur durch die Beigabe organischer Salze von unter 23 auf nun 23,7 Prozent erhöht. Das geht aus einer Mitteilung der TU Dresden hervor.

Perowskite sind vielversprechend – haben Blei- und Alterungsprobleme

Anders in den heute marktüblichen Sonnenergiesammlern bestehen Perowskit-Solarzellen nicht aus Silizium, sondern aus speziellen Kristallverbindungen anderer Elemente – zum Beispiel aus Blei und Halogenen. Im Labor erreichen sie recht hohe Wirkungsgrade, haben bisher aber noch nicht die Großserien-Reife erlangt. Das liegt unter anderem daran, dass viele Forschungseinrichtungen noch nach einem Ersatz für das giftige Blei in den Perowskiten suchen, andererseits die Herstellung teil kompliziert ist und die Lebensdauer der Zellen zu wünschen übrig lässt. Perowskit-Solarzellen mit besonders hohem Wirkungsgrad werden in Hochtemperaturprozessen hergestellt, die recht hohe Kosten verursachen und viel Energie fressen. Alternativ lassen sich Perowskit-Solarzellen aber in einer sogenannten „invertierten Architektur“ in einem kühleren Prozess produzieren. Diese Zellen kommen bisher aber nicht an den Wirkungsgrad der heiß hergestellten Muster heran.

Gesalzene Perowskit-Zellen kommen auf mehr Ausbeute. Illustration. Yana Vaynzof / Christiane Kunath für das Cfaed

Gesalzene Perowskit-Zellen kommen auf mehr Ausbeute. Illustration. Yana Vaynzof / Christiane Kunath für das Cfaed

Diesen Nachteil der invertierten Architektur wollen Forscherinnen am Cfaed und in der Uni Pavia durch viele Verbesserungen im Detail wett machen. Unter anderem haben sie nun organische Halogenidsalze in die Unter- und Oberseite der Perowskit-Schichten eingefügt. Dadurch gelang es ihnen, Perowskit-Grenzflächen mit weniger Defekten als sonst üblich zu erzeugen. Dadurch konnten sie nach eigenen Angaben den bisher höchsten Wirkungsgrad an Perowskit-Solarzellen mit invertierter Architektur erzielen.

Forscherin: Ist nur eine Frage der Zeit, bis Perowskit-Solarzellen auf jedem Hausdach sind

„Besonders hervorzuheben ist, dass die Verbesserung der Leistung mit einer Erhöhung der Stabilität des Bauelements einherging“, betonte Chemie-Professorin Giulia Grancini von der Universität Pavia. „Die Tatsache, dass unsere Bauelemente bei niedrigen Temperaturen von unter 100 Grad Celsius hergestellt werden, und dass unser Ansatz 1:1 auf die Herstellung großflächiger Bauelemente übertragbar ist, bringt uns der großtechnischen Markteinführung von Perowskit-Solarzellen einen Schritt näher“, ergänzte Professorin Yana Vaynzof, die an der TU Dresden den Lehrstuhl für „Neuartige Elektronische Technologien“ leitet. Nun sei es nur eine Frage der Zeit, bis Perowskit-Solarzellen auf jedem Hausdach zu finden sein werden.

Autor: hw

Quelle: TUD

Wissenschaftliche Publikation:

„23.7% Efficient inverted perovskite solar cells by dual interfacial modification”, Autoren: Matteo Degani, Qingzhi An, Miguel Albaladejo-Siguan, Yvonne J. Hofstetter, Changsoon Cho, Fabian Paulus, Giulia Grancini and Yana Vaynzof, Sci. Adv. 7, eabj7930 (2021), DOI: 10.1126/sciadv.abj7930, https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abj7930