Photovoltaik: Perowskit-Solarzellen dank Teflon ohne Leistungsverlust
Eine Forschungsgruppe des Helmholtz-Zentrums Berlin(öffnet im neuen Fenster) hat mit speziell behandelten Solarzellen auf Basis von Perowskit überragende Leistungswerte erzielt. Sowohl beim Wirkungsgrad als auch bei der Langzeitstabilität wurden klassische Solarzellen übertroffen.
Knapp 27 Prozent der einstrahlenden Energie konnten in Strom umgewandelt werden. Gleichzeitig blieb dieser Wert nach 1.200 Stunden künstlicher Sonneneinstrahlung mit der maximalen Stärke unverändert, entsprach also 100 Prozent des Ausgangswerts bei einer simulierten Einstrahlungsintensität von einem Jahr im Freien.
Beschichtung erhöhte sogar die Leistung
Erzielt wurden diese Werte, die unter Laborbedingungen zustande kamen, durch eine zusätzliche Fluorverbindung, die zwischen der Perowskit-Schicht und der Kontaktschicht aus Fullerenen – geschlossenen Molekülen aus 60 Kohlenstoffatomen – aufgetragen wurde. Die Verbindung ähnelt in ihren Eigenschaften Polytetrafluorethylen(öffnet im neuen Fenster) , bekannt unter dem Markennamen Teflon.
Und nicht nur die Langzeitstabilität des Solarmoduls wurde auf ein neues Niveau gehoben. Im Vergleich zur unbeschichteten Vergleichszelle stieg auch der Wirkungsgrad um circa einen Prozentpunkt. Ohne die Zusatzschicht lag der Wirkungsgrad zudem nach nur 300 Stunden nur noch bei 80 Prozent des Ausgangswerts.
Hinzu kommt, dass zusätzlich eine hohe thermische Stabilität erreicht werden konnte, die ebenfalls dafür spricht, dass die Zelle zukünftig lange Außeneinsätze gut überstehen sollte. 200 Zyklen zwischen -40 °C und +85 °C beziehungsweise 1.800 Stunden bei +85 °C, um die Alterung zu simulieren, konnte die Effizienz nur minimal auf noch immer mehr als 90 Prozent des Ursprungswerts sinken lassen.
Technik vielversprechend, aber weiterhin im Erforschungsprozess
Die Solarzelle, aktuell lediglich 7,8 Quadratmillimeter groß, muss sich nun im größeren Maßstab beweisen. Immerhin gelten Perowskit-Solarzellen als einfach herzustellen und benötigen keine seltenen Elemente.
Bisher war ein Wirkungsgrad von deutlich über 20 Prozent aber kaum in Kombination mit einer nennenswerten Lebensdauer möglich, vor allem in Anbetracht von Siliziumzellen, die in der Praxis mehr als 20 Jahre halten.
Zumindest könnte man einem praktischen Einsatz jetzt ein Stück nähergekommen sein. Antonio Abate, der verantwortliche Autor der Studie in Nature Photonics(öffnet im neuen Fenster) , spricht von enormen Fortschritten. Er bezieht sich damit nicht nur auf die aktuellen Forschungsergebnisse, sondern auch auf frühere Forschungsarbeiten(öffnet im neuen Fenster) . 2014 habe der Wirkungsgrad der Zellen noch bei 15 Prozent gelegen und sei schon nach wenigen Stunden im Sonnenlicht gesunken.
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