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pte20210601003 Umwelt/Energie, Forschung/Entwicklung

Semitransparente Solarzelle extrem effizient

Innovation von Penn-State-Wissenschaftlern erzielt einen Wirkungsgrad von fast 20 Prozent


So ist die Solarzelle aufgebaut: hoher Wirkungsgrad garantiert (Grafik: psu.edu)
So ist die Solarzelle aufgebaut: hoher Wirkungsgrad garantiert (Grafik: psu.edu)

State College (pte003/01.06.2021/06:10) - Forscher der Pennsylvania State University (Penn State) http://psu.edu haben eine semitransparente Perowskit-Solarzelle mit einem Wirkungsgrad von fast 20 Prozent entwickelt. Gelungen ist dies dank eines nur wenige Atomlagen dicken Goldfilms, der als eine von zwei Elektroden dient, an denen der erzeugte Strom abgezapft wird. Da er so dünn ist, fallen die Materialkosten kaum ins Gewicht. Auch lässt er das Licht der Sonne fast ungehindert passieren und hat eine hohe elektrische Leitfähigkeit.

"Gigantische Effizienz"

"Das ist ein großer Schritt. Endlich ist es uns gelungen, effiziente semitransparente Solarzellen herzustellen", sagt Assistenzprofessor Kai Wang. Die neue Perowskit-Zelle kann, da lichtdurchlässig, auch auf eine konventionelle Solarzelle aus Silizium aufgepfropft werden. Dann liefern beide Strom. Das Tandem erreicht einen Wirkungsgrad von 28,3 Prozent.

"Eine Effizienzsteigerung von fünf Prozentpunkten ist gigantisch", so Shashank Priya, stellvertretender Vizepräsident für Forschung an der Penn State. "Das bedeutet im Grunde, dass sich die Leistung eines Quadratmeters aus diesem Solarzellenmaterial um etwa 50 Watt verbessert. Solarparks können aus Tausenden von Modulen bestehen, da kommt viel Strom zusammen."

Geniale Chromunterlage

Frühere Versuche, dünne Goldfilme als Elektroden zu nutzen, waren gescheitert. Lange Zeit gelang es nicht, eine überall gleich dünne Schicht aufzutragen. Das habe zu einer verringerten Leitfähigkeit und damit zu Einbußen beim Wirkungsgrad geführt. Die Penn-State-Forscher lösten das Problem, indem sie zunächst einen wenige Atome dicken und damit transparenten Film aus Chrom auftrugen. Darauf ließ sich das Gold völlig ebenmäßig aufdampfen. Ohne Chrom bilden die Goldatome Klumpen. Auf einer Chromschicht passiere das nicht.

(Ende)
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