Perowskit-Solarzellen erreichen erstmals 30 Prozent Wirkungsgrad

Chinesische Forscher haben eine Perowskit-Solarzelle mit drei Übergängen entwickelt, die erstmals die wichtige 30-Prozent-Marke beim Wirkungsgrad überschritten hat und sich damit von der traditionellen Siliziumtechnologie abhebt. Laut ixbt.com ist der von einem Forschungsteam der Universität Nanjing erreichte Wert von 30,1 Prozent ein absoluter Rekord für diese Art von Geräten. Dies berichtet die Nachricht.

Im Gegensatz zu den derzeit weit verbreiteten Silizium-Solarzellen besteht die neue Entwicklung aus drei separaten Perowskit-Schichten. Jede von ihnen absorbiert einen spezifischen Teil des Sonnenspektrums, was eine effizientere Energienutzung ermöglicht. Die Herstellung einer solchen mehrschichtigen Struktur war jedoch mit einer Reihe technischer Schwierigkeiten verbunden, darunter Defekte durch einen hohen Bromgehalt.

Wege zur Überwindung technologischer Hindernisse

Das Hauptproblem lag in der ungleichmäßigen Trocknung und Kristallisation während der Herstellung der obersten Schicht. Infolgedessen bildeten sich Risse und andere Defekte auf der Oberfläche, was den Gesamtwirkungsgrad des Geräts verringerte. Chinesische Wissenschaftler lösten dieses Problem durch eine Behandlung mit einem speziellen Lösungsmittel und die Zugabe einer geringen Menge Oleylammoniumchlorid zur Zusammensetzung.

Diese Methode trug dazu bei, den Film zu glätten und eine gleichmäßige Kristallbildung zu gewährleisten. Infolgedessen wurden Energieverluste deutlich reduziert und die Spannung der obersten Schicht erreichte 1,46 V. Die drei Schichten decken verschiedene Teile des Sonnenspektrums ab, einschließlich des Nahinfrarotbereichs.

Zukunftsaussichten und Anwendungsbereiche

Den Forschungsergebnissen zufolge lag der angegebene Wirkungsgrad (KPI) der gesamten Struktur bei 30,1 Prozent, während eine unabhängige Zertifizierung 29,3 Prozent ergab. Die Entwicklung zeigte auch gute Ergebnisse in Bezug auf die Stabilität: Nach 569 Stunden Dauerbetrieb unter einem Sonnensimulator behielt das Element mehr als 90 Prozent seines ursprünglichen Wirkungsgrads bei.

In Zukunft planen die Forscher, den Wirkungsgrad des Geräts weiter zu steigern, seine Größe zu vergrößern und es in Umgebungen zu testen, die Weltraumbedingungen nahekommen – unter dem Einfluss von Strahlung, ultravioletten Strahlen, Vakuum und Temperaturschwankungen. Da Perowskit-Elemente keine schweren Silizium-Wafer benötigen, könnten sie künftig zur Herstellung leichter und flexibler Solarmodule für Gebäude, tragbare Elektronik und Raumfahrzeuge verwendet werden.