Deutsch-griechisches Forschungsprojekt: Entwickelt vielseitig einsetzbare Perowskit-Solarzellen aus dem Tintenstrahldrucker

Perowskit-Halbleiter gehören derzeit zu den vielversprechendsten Materialien für hocheffiziente und preiswerte Solarmodule der nächsten Generation. Dünnschichtsolarzellen auf Basis dieser Perowskite erzielen im Labor bereits Wirkungsgrade von mehr als 23 Prozent. Allerdings lassen sich die in der Forschung derzeit üblichen Prozesse zur Herstellung von Perowskit-Solarzellen nicht auf industrielle Massstäbe übertragen. „Ein Ziel unseres Projekts ist daher, die Laborprozesse durch digitale Druckverfahren zu ersetzen“, erläutert Ulrich W. Paetzold, Leiter der Forschungsgruppe Advanced Optics and Materials for Next Generation Photovoltaics am Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT) und am Lichttechnischen Institut (LTI) des KIT sowie Koordinator von Printpero (kurz für: Printed Perovskite Modules for Building Integrated Photovoltaics).

Geeignet für vielfältige architektonische Anforderungen
Im Projekt Printpero kooperieren Forschende und Industriepartner aus Deutschland und Griechenland, um digital gedruckte Solarmodule auf der Basis von Perowskit-Halbleitern zu entwickeln, die nicht nur hocheffizient und stabil sind, sondern auch vielfältige architektonische Anforderungen für die Integration in Gebäuden erfüllen. Sie arbeiten an Prototypen, die sich in der Grösse massschneidern und in Form und Farbe frei gestalten lassen. Um diese Ziele zu verwirklichen, nutzen die beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler das Potenzial des digitalen Tintenstrahldruckens (Inkjet Printing). Sie entwickeln überdies druckbare lumineszierende Schichten zur Realisierung unterschiedlicher Farbeindrücke und dem Schutz der Solarzellen vor schädlicher UV-Strahlung (siehe Foto).

Gemeinsam mit den Projektpartnern arbeiten die Karlsruher Forscher auch daran, die Stabilität der Perowskit-Solarzellen zu verbessern, mehrere dieser Zellen seriell zu grossflächigen Solarmodulen zu verschalten sowie die Module zu verkapseln, um sie vor Feuchtigkeit und dem dadurch bedingten Zerfall zu schützen.

Publikation zum Thema
Design and Color Flexibility for Inkjet-Printed Perovskite Photovoltaics. Stefan Schlisske, Florian Mathies, Dmitry Busko, Noah Strobel, Tobias Rödlmeier, Bryce S. Richards, Uli Lemmer, Ulrich W. Paetzold, Gerardo Hernandez-Sosa, and Efthymios Klampaftis: ACS Applied Energy Materials. 2018.

Text: Karlsruher Institut für Technologie (KIT)