Anti-Aging für Solarzellen
Bestandteile der besonders effizienten Perowskit-Sonnenstrom-Lösungen altern zu schnell. Chinesische Forscher arbeiten an einem Gegenmittel.
Solarzellen sollen einen noch höheren Wirkungsgrad bekommen.
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Perowskit-Solarzellen erzielen einen besonders hohen Wirkungsgrad bei der Umwandlung von Sonnenstrahlen in Strom – und sind dabei vergleichsweise kostengünstig. Das Problem: Noch ist das Material aus der Mineralklasse der Oxide und Hydroxide nicht sonderlich haltbar und auch bei der Konsistenz der Produktion gibt es noch einiges zu tun. Es muss aufwendig gekapselt werden.
Solarzelle kommt nicht mit UV-Licht klar
Noch im letzten Sommer hoffte man, dass die Technik in den kommenden zwei Jahren weitläufig erhältlich sein würde. "Eine Silizium-Solarzelle kann ich problemlos über längere Zeit an der Luft betreiben, ohne dass sie dabei schlechter wird. Das ist bei einer Perowskit-Solarzelle schwieriger, aber man kann sie inzwischen gut einkapseln und die Feuchtigkeit aussperren", so Jan Christoph Goldschmidt, Leiter der Gruppe Neuartige Solarzellenkonzepte am Fraunhofer ISE, gegenüber dem Fachdienst PV Magazine.
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Man könne zusätzlich extra Schichtsysteme mit Atomic Layer Deposition abscheiden, die sehr wenig durchlässig für Wasser sind. "Sie wird dadurch stabiler. Andere bauen eine fluoreszierende Substanz ein, die aus ultraviolettem Licht sichtbares Licht macht und die Perowskit-Solarzelle zusätzlich vor dem UV-Licht schützt."
Vertieftes Chemie-Verständnis fehlte
Forscher am Qingdao Institut für Bioenergie und Bioprozesstechnik (QIBEBT) haben nun noch einen weiteren Ansatz entwickelt. Ihr Verfahren erlaubt es, Perowskite langsamer altern zu lassen und die so produzierten Zellen zu stabilisieren. Dazu werden bei der Herstellung Nebenreaktionen in der Vorprodukt-Lösung mithilfe von Borsäuretriethylester unterbunden. Der Stoff ist leicht flüchtig und kann nach Angaben der Autoren rückstandsfrei auf der Zellfolie aufgebracht werden.
Bislang habe das "vertiefte Verständnis der grundlegenden Lösungschemie" nicht mit den schnellen Effizienzsteigerungen bei Perowskit-Solarzellen Schritt gehalten, meint einer der Autoren der Studie, Pang Shuping. Dies sei umso erstaunlicher, da bereits seit über zehn Jahren an solchen Zellen geforscht werde.
(Bild: Wang Xiao)
Um die Wirksamkeit ihres Verfahrens zu testen, stellten die Autoren Perowskit-Filme aus einer stabilisierten und einer konventionellen Lösung her. Die Zelle aus der konventionellen Lösung zeigte bereits nach 24 Stunden signifikante Alterung, während die zweite Zelle keinerlei Veränderungen aufwies.
Besser zu reproduzieren
In einem nächsten Schritt wollen die Forscher nun auch die Reproduzierbarkeit der Solarzellen stark verbessern. Man müsse nicht ständig neue Lösungen herstellen, bevor die Produktion wieder beginnt, erläutert Pangs QIBEBT-Kollege Cui Guanglei.
Es gibt offenbar bereits Gespräche mit den Herstellern von Solarzellen in China, um das Verfahren in die Massenproduktion umzusetzen. Unklar ist allerdings, ob der höhere Wirkungsgrad gegenüber den billigeren Standardzellen ein schlagendes Argument ist, ganze Herstellungen umzustellen.
(bsc)
