Harz für umweltschonende Perowskit-Solarzellen
"Selbstheilende" Polymer-Schicht reduziert die schädliche Abgabe von giftigem Blei signifikant
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Hagelschaden: Das kann Giftstoffe schnell austreten lassen (Foto: oist.jp) |
Okinawa (pte001/19.06.2019/06:00) Eine Schutzschicht aus Epoxidharz reduziert bei Perowskit-Solarzellen die Abgabe von Schadstoffen an die Umwelt deutlich, sagen Forscher der Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) http://oist.jp . Als "selbstheilende" Polymer-Schicht hilft sie insbesondere gegen den Austritt von Blei aus der Solarzelle. Das hat das Potenzial, der vielversprechenden Technologie zum kommerziellen Durchbruch zu verhelfen.
Blei als Knackpunkt
Perowskit-Solarzellen (PSZs) sind ein Hoffnungsträger für die Energiewende, doch gibt es ein Problem. "Wenngleich PSZs kostengünstig und effizient bei der Wandlung von Sonnenlicht in Strom sind, bereitet die Tatsache, dass sie Blei enthalten, gröbere Umweltsorgen", erklärt Yabing Qi, Leiter des Bereichs Energy Materials and Surface Sciences am OIST. Zwar arbeiten Forscher an bleifreien Ausführungen, doch diese hinken bei der Effizienz hinterher. "Möglichkeiten zu finden, Blei in PSZs zu nutzen und vom Austreten in die Umwelt abzuhalten, ist also ein wichtiger Schritt zur Kommerzialisierung", meint Qi.
Sein Team hat daher mit im Labor simuliertem Schlechtwetter eine Reihe von Oberflächenbeschichtungen getestet. Die Forscher wollten klären, welche davon auch bei extremem Wetter mit Hagel und saurem Regen einen Umweltbelastung durch PSZs verhindern könnten. Die Tests haben ergeben, dass bei einer Epoxidharz-Schicht um Größenordnungen weniger Blei austritt als bei jeder anderen Schutzschicht. Auch bei diversen anderen, wechselhaften Test-Wetterbedingungen hat sich Epoxidharz als beste Lösung erwiesen.
Faktor Selbstheilung
Das Epoxidharz hat so gut abgeschnitten, weil es "selbstheilend" ist. Denn wenn es beispielsweise durch Hagel beschädigt wurde, kehrt das Polymer bei Erwärmung durch Sonnenlicht teils in seine ursprüngliche Form zurück. Ob es aber langfristig als PSZ-Schutzbeschichtung zum Einsatz kommt, bleibt offen. "Epoxidharz ist ein heißer Kandidat, aber andere selbstheilende Polymere könnten noch besser sein", so Qi. Eben das will sein Team als nächstes klären, um die Umweltrisiken durch bleihaltige Perowskit-Solarzellen soweit wie möglich zu reduzieren und damit die Kommerzialisierung voranzutreiben.
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