Synthese von Silizium und Perowskit: Solarzelle mit 34 % Wirkungsgrad entwickelt

Experten der Soochow University und des zentralen Forschungs- und Entwicklungsinstituts von LONGi haben gemeinsam eine neue Art von hocheffizienter Tandemzelle vorgestellt. Laut ixbt.com hat diese innovative Perowskit-Silizium-Solarzelle einen Wirkungsgrad von 34 % erreicht und stellt einen wichtigen Schritt auf dem Markt für erneuerbare Energien dar. Dies berichtet Ixbt.com berichtet .

In der modernen Solarenergie nähern sich herkömmliche Silizium-basierte Paneele ihren theoretischen Grenzen. Daher erforschen Wissenschaftler aktiv Tandemstrukturen mit einer Perowskit-Schicht auf der Oberseite. Dieser Ansatz ermöglicht eine effizientere Nutzung des Sonnenspektrums und höhere Energieerträge, doch technische Komplexitäten an der Grenzfläche der beiden Materialien haben die breite Anwendung bisher behindert.

Technologische Hürden und ihre Lösung

Die größte Herausforderung bei der Herstellung von Tandemzellen besteht in der Schwierigkeit, eine gleichmäßige Perowskit-Schicht auf einer texturierten Siliziumoberfläche zu bilden. Zudem kommt es an der Materialgrenzfläche zu Verlusten bei den Ladungsträgern. Frühere Versuche nutzten einen zusätzlichen Isolator, um dieses Problem zu lösen, was jedoch den Ladungstransport erheblich behinderte.

Das chinesische Forschungsteam verfolgte einen völlig anderen Ansatz. Anstelle eines durchgehenden Isolators verwendeten sie Zirkoniumdioxid-Nanopunkte (ZrO₂). Diese Nanopartikel, die zwischen dem leitfähigen Oxid und der molekularen Monoschicht liegen, verändern die Oberflächeneigenschaften und sorgen dafür, dass sich die flüssige Perowskit-Lösung gleichmäßig und ohne Hohlräume verteilt.

Vorteile und Testergebnisse der neuen Zelle

Dank der neu entwickelten Technologie bildeten sich größere Kristallkörner, was die Qualität der Perowskit-Schicht drastisch verbesserte. Analysen zufolge erhöhte diese Behandlung die durchschnittliche Lebensdauer der Ladungsträger nahezu auf das Doppelte — von 1,46 Mikrosekunden auf 2,81 Mikrosekunden.

Die beste experimentelle Probe, die unter Laborbedingungen getestet wurde, verzeichnete einen Wirkungsgrad von 34 %. Die Experten achteten nicht nur auf hohe Leistung, sondern auch auf die Langlebigkeit des Geräts. Die hermetisch versiegelten Solarzellen wurden 2.000 Stunden lang unter kontinuierlichem künstlichem Licht bei Raumtemperatur getestet.

Den Testergebnissen zufolge konnten diese innovativen Zellen 84 % ihres ursprünglichen Wirkungsgrads beibehalten. Dies deutet auf die Schaffung einer langfristigen und zuverlässigen Grundlage für zukünftige kommerzielle Solarkraftwerke hin.