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pte20210412004 Umwelt/Energie, Forschung/Entwicklung

Perowskit-Solarzellen: Haare als Booster

Forscher der Queensland University of Technology steigern Lebensdauer und Effizienz deutlich


Hongxia Wang bei der Arbeit im Labor der QUT (Foto: qut.edu.au)
Hongxia Wang bei der Arbeit im Labor der QUT (Foto: qut.edu.au)

Brisbane (pte004/12.04.2021/06:15) - Mit umgewandelten Haaren, die aus einem Friseursalon im australischen Brisbane stammen, haben Forscher der Queensland University of Technology (QUT) http://qut.edu.au Perowskit-Solarzellen frühzeitiges Altern und damit verbunden das Absinken der Stromproduktion abgewöhnt. Solarzellen aus diesem Material gelten als die Stromproduzenten der Zukunft, weil es kein preiswertes Material gibt, das Sonnenlicht so effektiv einfängt.

Bio-Kohlenstoff-Nanopartikel

Hongxia Wang und Prashant Sonar verwandeln die Haare unter Luftabschluss bei einer Temperatur von 240 Grad Celsius in nanometergroße Kohlenstoffpartikel. Diese vermischen sie mit dem Brei, der als Ausgangsmaterial für die Bildung der Perowskit-Strukturen dient. Er wird dünn auf eine Unterlage aufgetragen und erwärmt, bis er ausgehärtet und zu einer Solarzelle komplettiert werden kann.

Die Kohlenstoff-Nanoteilchen haben zur Überraschung der Forscher eine Art Rüstung gebildet, die die Kristalle vor Feuchtigkeit und Sauerstoff schützen, die ausschlaggebend für die relativ kurze Lebensdauer der Stromerzeuger ist. Willkommener Nebeneffekt: Der Wirkungsgrad lag höher als jener von kohlenstofffreien Perowskit-Solarzellen.

Perowskit-Zellen für Raumfahrt

"Die großen Herausforderungen im Bereich der Perowskit-Solarzellen bestehen darin, die Stabilität für einen Betrieb von 20 Jahren sicherzustellen und eine Produktionstechnik für große Stückzahlen zu entwickeln", so Wang. Derzeit würden alle Hochleistungs-Perowskit-Solarzellen in einer kontrollierten Umgebung mit extrem geringem Feuchtigkeits- und Sauerstoffgehalt hergestellt, sodass eine Degradation weitgehend ausgeschlossen sei. Außerdem seien die Zellen so klein, dass sie für einen praktischen Einsatz ungeeignet seien.

Perowskit-Solarzellen könnten nicht nur auf der Erde hilfreich sein, sondern auch im Weltraum. Sie sind zwar nicht ganz so effizient wie Hochleistungszellen, die speziell für die Stromversorgung von Satelliten gebaut werden, aber weitaus leichter. Da die Kilogramm-Kosten in der Raumfahrt sehr hoch sind - bei Fracht für die Internationale Raumstation (ISS) sind es 50.000 Dollar - sind alle Raumfahrtnationen bestrebt, so leicht wie möglich zu bauen.

(Ende)
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