21. Jan 2016

3-D-Illustration von FDT-Molekülen auf einer Oberfläche aus Perowskit-Kristallen. ©Bild: EPFL, Sven M. Hein

EPFL: Perowskit-PV-Zellen günstiger produzieren, Wirkungsgrad 20.2 %

(©ee-news.ch) Wissenschaftler der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) haben ein Lochtransportmaterial für Perowskit-Solarzellen entwickelt, das die Kosten für diese zukunftsweisende PV-Technologie reduziert. Gleichzeitig wird ein Wirkungsgrad von über 20.2 % erzielt. Der Durchbruch der vielversprechenden Technologie scheint in greifbare Nähe zu rücken.


Perowskit, ein Mineral mit einer sehr charakteristischen Kristallstruktur, ist einer der Kandidaten, den Forscher als Alternative zu Silizium ins Visier genommen haben, um die Kosten für Solarstrom zu senken. Allerdings werden in Solarzellen auf Perowskit-Basis derzeit noch teure Lochtransportmaterialien eingesetzt. Deren Funktion besteht darin, die positiven Ladungen zu bewegen, die beim Auftreffen des Lichts auf den Perowskit-Film generiert werden. EPFL-Wissenschaftler haben nun ein Transportmaterial entwickelt, das um einiges günstiger ist als die bisher eingesetzten Materialien: Es kostet nur ein Fünftel, der Wirkungsgrad der Solarzellen von über 20 % bleibt aber trotzdem erhalten.

Fokus liegt auf Transportschicht
Da sich die Qualität der Perowskit-Filme kontinuierlich verbessert, suchen die Forscher nach weiteren Möglichkeiten, die Leistungsfähigkeit von Solarzellen generell zu erhöhen. Dabei konzentrieren sie sich nun auf das zweite Element eines Solarmoduls, dem eine Schlüsselrolle zukommt: die Transportschicht oder besser gesagt, die Materialien, aus denen sie besteht. Zurzeit kommen für Perowskit-Solarzellen lediglich zwei Lochtransportmaterialien in Frage. Deren Herstellung ist jedoch kostspielig, was wiederum die Kosten für Solarzellen in die Höhe treibt.

EPFL-Forscherteam entwickelt neues Material
Das EPFL-Forscherteam unter der Leitung von Mohammad Nazeeruddin hat nun durch eine Modifizierung auf molekularer Ebene ein neues Lochtransportmaterial entwickelt, das FDT genannt wird. Durch den Einsatz dieses Materials können die Kosten auf ein wettbewerbsfähiges Niveau reduziert werden, zudem bleibt der hohe Wirkungsgrad erhalten: In Tests wurde ein Wirkungsgrad von 20.2 % erzielt – damit liegt er sogar höher als bei den teureren Materialien. Da FDT darüber hinaus auch leicht modifiziert werden kann, könnte dieses Material die Vorstufe einer neuen Generation günstiger Lochtransportmaterialien sein.

„Die leistungsstärksten Perowskit-Solarzellen nutzen Transportmaterialien, die schwer herzustellen und geradezu unerschwinglich sind: Sie kosten über 300 Euro pro Gramm, was ihren Durchbruch auf dem Markt verhindert“, sagt Nazeeruddin. Verglichen mit diesen Materialien sei FDT gerade leicht herzustellen. Zudem werde der Preis lediglich auf ein Fünftel des Preises herkömmlicher Materialien geschätzt. Die Leistungsfähigkeit von Perowskit-Solarzellen, in denen FDT eingesetzt wird, sei aber mindestens gleich gut, ja sogar besser als die anderer Perowskit-Zellen, erklärt Nazeeruddin.

©Text/Übersetzung: ee-news-ch, Quelle: Eidgenössische Technische Hochschule Lausanne (EPFL)

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