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pte20191113026 Umwelt/Energie, Forschung/Entwicklung

Neue Perowskit-Solarzelle ohne giftiges Blei

US-Wissenschaftler sehen darin bereits einen Durchbruch für den Silizium-Konkurrenten


Forscher bei der Herstellung von neuen Werkstoffen (Foto: purdue.edu)
Forscher bei der Herstellung von neuen Werkstoffen (Foto: purdue.edu)

West Lafayette (pte026/13.11.2019/11:30) - Ein innovatives Material für eine neue Generation von Hochleistungs-Solarzellen haben Forscher der Purdue University http://purdue.edu entwickelt. Es basiert auf dem Mineral Perowskit, mit dem sich schon heute Solarzellen fertigen lassen, die Sonnenlicht besonders effektiv in elektrische Energie umwandeln. Der Clou: Der "Wunderstoff" enthält kein wasserlösliches Blei, das ausgewaschen werden und die Umwelt belasten kann. Die besten Perowskit-Solarzellen haben einen Wirkungsgrad von über 20 Prozent, kommen also in die Nähe von Siliziumzellen.

Organisch-anorganische Struktur

Das sandwichartige Material enthält organische und anorganische Bestandteile, also kohlenstoffhaltige und nicht-kohlenstoffhaltige. Es ist eine hybride Struktur, die kein Blei enthält und äußerst stabil ist. "Diese Struktur ist sehr aufregend. Sie ähnelt einem Halbleiter-Quantentopf, der schon in vielen elektronischen und optoelektronischen Geräten verwendet wird", sagt Forschungsleiter Letian Dou.

Doch sein Hybridmaterial sei weitaus einfacher zu produzieren und tolerant gegenüber Fehlstellen. Unter einem Quantentopf versteht man einen Potenzialverlauf, der die Bewegungsfreiheit eines Teilchens in einer Raumdimension einschränkt (üblicherweise in z-Richtung), sodass nur eine planare Region (x/y-Ebene) besetzt werden kann, so die Erklärung des Chemielexikons.

Blaupause für neuartige Hybride

Laut Erstautor Yao Gao, der bei Dou promoviert hat, ist das Hybrid-Perowskit-Material billiger und leistet mehr als herkömmliche anorganische Halbleiter. Zudem lasse sich das Herstellungsverfahren als Blaupause zur Produktion anderer funktioneller Hybridmaterialien nutzen. "Solarzellen können sehr leistungsstark sein, wie viele Forscher schon gezeigt haben. Doch mit unserer neuen Technologie sorgen wir dafür, dass der Perowskit-Hybrid in sich stabil ist", so Gao. Es könne sogar in Sensoren zum Messen im menschlichen Körper eingesetzt werden.

(Ende)
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