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pte20200720022 Umwelt/Energie, Forschung/Entwicklung

Perowskit-Hybride bewirken Super-Solarzellen

Schichtweiser Aufbau verbessert laut MIT-Forschern sowohl Leistung als auch Haltbarkeit


Neue Perowskit-Solarzelle aus dem Labor (Foto: Ken Richardson, mit.edu)
Neue Perowskit-Solarzelle aus dem Labor (Foto: Ken Richardson, mit.edu)

Cambridge/Evanston/Chicago (pte022/20.07.2020/13:59) - Forscher des Massachusetts Institute oft Technology (MIT) http://mit.edu und der Northwestern University http://design.northwestern.edu haben das für seine optoelektrische Eigenschaften bekannte Mineral Perowskit entscheidend verbessert. Sie schufen ein Hybrid aus organischen und anorganischen Bestandteilen.

Organische Schichten effizienter

Eine gezielte Änderung der Zusammensetzung und der Positionierung der verschiedenen Gruppen verändert die Empfindlichkeit des Materials für bestimmte Lichtfarben ebenso wie die Wellenlänge, die angeregte Perowskit-Hybride emittieren. "Bisher galten die organischen Bestandteile des Minerals lediglich als Abstandshalter, deren einzige Aufgabe es war, die elektrisch aktiven anorganischen Bestandteile voneinander zu trennen", sagt MIT-Professor Will Tisdale. "Unsere jetzigen Ergebnisse zeigen, dass wir den organischen Gruppen beibringen können, viel mehr zu tun."

Und Samuel Stupp, Professor für Chemie und Materialwissenschaften an der Northwestern University, ergänzt: "Unser Ziel war es, Synergien zu erzielen." Perowskite wurden vor rund 200 Jahren erstmals im Ural gefunden. Sie haben die Eigenschaft, Licht effektiv in Strom umzuwandeln. Sie sind allerdings nur mäßig stabil, lassen in ihrer Leistung also schnell nach und müssen, wenn ein hoher Wirkungsgrad gewünscht ist, giftiges Blei enthalten.

Leistung von Solarzellen erhöht

In jüngster Zeit sind Forscher dazu übergegangen, die Perowskit-Kristalle schichtweise aufzubauen und voneinander durch Folien aus organischem Material zu trennen. Damit erreichten sie eine höhere Stabilität und einen besseren Wirkungsgrad als mit massiven Perowskit-Kristallen. Eine Gruppe um Stupp entwickelte ein Verfahren, um genau solche Hybride zu produzieren. Sie überließ sie der MIT-Gruppe, die den Aufbau variierte. Die Möglichkeit, die Kristalle auf bestimmte Frequenzen einzustellen, bedeutet etwa für Solarzellen eine höhere Ausbeute. Möglicherweise lassen sich mehrere Zellen übereinander stapeln, die je ein bestimmtes Frequenzband des Sonnenlichts in Strom umwandeln. Das erhöht die Ausbeute.

(Ende)
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