Materialdefekte im Perowskit und an den Grenzflächen reduzieren typischerweise den Wirkungsgrad der Solarzellen. Kit-Forschende konnten mit einer neuen Materialkombination die Anzahl der Defekte deutlich reduzieren. ©Bild: Kit

Photovoltaik: Neue Materialkombination für Perowskit-Solarzellen erhöht Wirkungsgrad

(Kit) Photovoltaik liefert nachhaltig elektrische Energie. Die derzeit verwendeten Silizium-Solarzellen können jedoch maximal einen Wirkungsgrad von 29.4 Prozent erreichen. Neuartige Solarzellen, basierend auf der metallorganischen Perowskit-Verbindung, lassen sich deutlich günstiger und einfacher herstellen und gehören schon heute zu den effizientesten Dünnschichttechnologien der Photovoltaik. Eine Kombination aus Silizium und Perowskit in Tandemzellen könnte zukünftig sogar Wirkungsgrade von über 33 Prozent erzielen.


Einem Forschungsteam am KIT gelang es nun, den Wirkungsgrad von Perowskit-Solarzellen deutlich zu erhöhen, indem es Materialdefekte minimierte. Die Ergebnisse ihrer Studie veröffentlichte das Team in der Fachzeitschrift Energy & Environmental Science.

Spezielle Abfolge mehrerer Schichten
Um den bestmöglichen Wirkungsgrad für Tandemsolarzellen aus Silizium und Perowskit zu erreichen, wird in der Perowskit-Solarzelle eine spezielle Abfolge mehrerer Schichten verwendet. Materialdefekte im Perowskit und an den Grenzflächen reduzieren jedoch typischerweise den Wirkungsgrad. „Mit einer neuen Materialkombination konnten wir die Anzahl der Defekte deutlich reduzieren und damit einen Wirkungsgrad von 22.7 Prozent im Labor erreichen“, so Erstautor Paul Fassl vom Institut für Mikrostrukturtechnik des KIT. Dafür gaben die Forschenden der Perowskitschicht eine Substanz hinzu und behandelten zugleich die Schichtoberfläche damit, bevor die nächste Schicht aufgebracht wurde. Die nächsten Schritte hat das Team bereits im Blick: „Zukünftig werden wir diese Strategie auch für Tandemsolarzellen adaptieren, um hier den Wirkungsgrad auf über 30 Prozent zu steigern.

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Text: Karlsruher Institut für Technologie (Kit), Quelle: Kit kompakt 09/2021

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1 Kommentare

Max Blatter

Die Jagd nach marginalen Wirkungsgrad-Verbesserungen in Ehren; aber ich wäre schon zufrieden, wenn auf allen verfügbaren Flächen Zellen mit einem Wirkungsgrad von 25% installiert wären.

Immerhin basiert auch Perowskit auf dem massenweise verfügbaren Rohstoff Silizium – also nehmen wir die Verbesserungen gerne mit. Was wir NICHT tun sollten: Auf die Verfügbarkeit der neuen Zellen warten und deswegen etwa den Bau ausführungsreifer Anlagen zurückstellen. Diese Gefahr besteht leider immer, wenn einem "innovativer Honig" um den Mund gestrichen wird!

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