Photovoltaik: Neue Materialkombination für Perowskit-Solarzellen erhöht Wirkungsgrad

Photovoltaik liefert nachhaltig elektrische Energie. Die derzeit verwendeten Silizium-Solarzellen können jedoch maximal einen Wirkungsgrad von 29,4 Prozent erreichen. Neuartige Solarzellen, basierend auf der metallorganischen Perowskit-Verbindung, lassen sich deutlich günstiger und einfacher herstellen und gehören schon heute zu den effizientesten Dünnschichttechnologien der Photovoltaik. Eine Kombination aus Silizium und Perowskit in Tandemzellen könnte zukünftig sogar Wirkungsgrade über 33 Prozent erzielen.

Einem Forschungsteam am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) gelang es nun, den Wirkungsgrad von Perowskit-Solarzellen deutlich zu erhöhen, in dem es Materialdefekte minimierte . Die Ergebnisse ihrer Studie veröffentlichte das Team in der hochrangigen Fachzeitschrift Energy&Environmental Science.

Um den bestmöglichen Wirkungsgrad für Tandemsolarzellen aus Silizium und Perowskit zu erreichen, wird in der Perowskit-Solarzelle eine spezielle Abfolge mehrerer Schichten verwendet. Materialdefekte im Perowskit und an den Grenzflächen reduzieren jedoch typischerweise den Wirkungsgrad. „Mit einer neuen Materialkombination konnten wir die Anzahl der Defekte deutlich reduzieren und damit einen Wirkungsgrad von 22,7 Prozent im Labor erreichen“, so Erstautor Paul Faßl vom Institut für Mikrostrukturtechnik des KIT. Dafür gaben die Forschenden der Perowskitschicht eine Substanz  hinzu und behandelten zugleich die Schichtoberfläche damit, bevor die nächste Schicht aufgebracht wurde. Die nächsten Schritte hat das Team um Ulrich W. Paetzold  bereits im Blick: „Zukünftig werden wir diese Strategie auch für Tandemsolarzellen adaptieren, um hier den Wirkungsgrad auf über 30 Prozent zu steigern.“

rli, 07.09.2021