Perowskit-Solarzellen werden langlebiger
Neues Beschichtungsverfahren ist industrietauglich - Hersteller gewinnen deutlich mehr Zeit
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Perowskit-Solarzellen (rechts) entstehen nach Tauchbad (Grafik: lanl.gov) |
Los Alamos/Taipeh (pte021/19.03.2021/12:30)
Solarzellen auf der Basis von Kristallen mit Perowskit-Struktur gehören die Zukunft. Sie sind unschlagbar, was das Einsammeln von Solarenergie angeht, und weitaus billiger Herzustellen als Siliziumzellen. Doch sie sind noch zu instabil, die Lebensdauer ist deutlich kürzer als die von Zellen aus Silizium. Das könnte sich jetzt ändern. Forscher am Zentrum für integrierte Nanotechnologien des https://www.lanl.gov/ ;(LANL)im US-Bundesstat New Mexico und der National Taiwan University https://www.ntu.edu.tw/english/ entwickelten ein einstufiges Verfahren, um ein Substrat mit einer hauchdünnen Perowskit-Haut zu beschichten.
[b]Eintauchen genügt[/b]
Die Forscher um Wanyi Nie vom LANL lösten das Perowskit-Ausgangsmaterial in einer Chemikalie namens Sulfolan auf. Dieses Lösungsmittel besteht aus Kohlenstoff-, Wasserstoff-, Sauerstoff und Schwefelatomen. In dieses Bad tauchten sie das Substrat ein. Als sie es wieder herauszogen und es getrocknet hatten, stellten sie fest, dass das Substrat mit einer perfekten dünnen Perowskit-Schicht überzogen war. Zunächst testeten sie das Verfahren an Proben, die 16 und 37 Quadratzentimeter groß, für den technischen Gebrauch also zu klein waren. Doch Nie ist überzeugt, dass das Verfahren auch für großflächige Solarzellen einsetzbar ist.
[b]Künstliche Alterung bewies die Langlebigkeit[/b]
Die daraus hergestellten Zellen erreichten einen Wirkungsgrad von 17,6 und 16 Prozent. Das sind ordentliche Werte, die noch an Bedeutung gewinnen, wenn die so hergestellten Solarzellen über lange Zeit funktionsfähig bleiben, also nicht degenerieren.
„Unsere Arbeit ebnet den Weg zu einer kostengünstigen Produktion von Solarzellen im kommerziellen Maßstab", glaubt Nie. An Hand der relativ kleinen Module aus der Laborfertigung konnte sein Team mit Hilfe von künstlicher Alterung zeigen, dass die Lebensdauer tatsächlich deutlich größer ist als bei vergleichbaren Zellen.
[b]Komfortables Zeitfenster für die Beschichtung[/b]
„Das ist ein neuer Syntheseweg, der die große Familie der Perowskite bereichert", sagt NTU-ProfessorLeeyih Wang, der das taiwanesische Team koordiniert. Bei gängigen Abscheideverfahren für Perowskit-Kristalle verbleibt den Herstellern nur ein extrem enges Zeitfenster. Innerhalb von Sekunden muss der Film aufgebracht werden, damit er gleichmäßig ist, was die Lebensdauer verlängert. Das geht bisher meist schief, vor allem, wenn es in industriellem Maßstab versucht wird. Die Sulfolan-Methode verlängert das Zeitfenster auf komfortable 90 Sekunden, was auch für die Massenproduktion reicht.
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