Die Solarzelle aus Perowskit

Perowskit-Solarzelle

Schon einmal etwas von Perowskit gehört? Braun-schwarz, besteht aus Calcium-Titan-Oxid, gehört zu den Mineralien. Eigentlich ein unscheinbares Material, wäre da nicht seine Fähigkeit, Licht sehr gut zu absorbieren. Eine Eigenschaft, die sich inzwischen als äußerst nützlich erweist.

In Japan kam ein Forschungsteam vor ein paar Jahren erstmals auf den Gedanken, dieses Mineral für photovoltaische Zellen zu verwenden. Die Idee nahm rasch Gestalt an. Inzwischen haben sich weitere wissenschaftliche Institutionen an der Entwicklung beteiligt.

Vorteile der neuen Solarzelle

Dies hat gute Gründe: Perowskit bietet gute Voraussetzungen als Materialersatz. Zum einen sind Bestandteile und Produktion preiswert. Zum anderen erhöhte sich der Wirkungsgrad der Solarzellen binnen kurzer Zeit, was Forscher und Hersteller optimistisch in die Zukunft schauen lässt.

In den Tests der japanischen Wissenschaftler ergab die Energieausbeute damals einen Wirkungsgrad von 3,8 Prozent. Der ist inzwischen auf 15 Prozent gestiegen. Und höhere Temperaturen haben keine negativen Auswirkungen auf die Effizienz. Zudem kann Perowskit diffuses Licht einfangen, womit die Solarzellen auch für Hauswände tauglich sind.

Perowskit als beliebtes Forschungsobjekt

Eines der sich mit Perowskit befassenden Institute ist die Eidgenössische Technische Hochschule Lausanne. Das hier entwickelte Bauelement funktioniert wie eine Farbstoffzelle. Kein Wunder also, dass sich der Erfinder der Farbstoffzelle, Michael Grätzel, dem Mineral annahm.

Die Forscher um den Physiker Henry Snaith an der Universität von Oxford entwickelten eine etwas andere photovoltaische Zelle: Perowskit wird hier zusätzlich für die Ladungstrennung und den Transport der Elektronen genutzt, da es die Eigenschaften eines Halbleiters besitzt.

Weil Silizium immer billiger wird, ist die Kombination mit Perowskit ebenso eine Möglichkeit. Denn Perowskit ist dünn und kann auf das Silizium aufgetragen werden. Auch die Absorptionskoeffizienten ähneln einander. Zusammen ergänzen sich beide Materialien, da Silizium im Gegensatz zu dem Mineral die Infrarotstrahlung einfängt.

  • Das könnte Sie auch interessieren:
  • Solarzellen aus Holz
  • Solarzellen auf Papier
  • Farbstoffsolarzellen: Power-Potenzial der Photovoltaik

Negative Begleiterscheinung

Leider gibt es auch bei den Solarzellen mit Perowskit einen Haken. Denn das verwendete Mineral verfügt über einen geringen Bleianteil. Und in der zukünftigen Produktion von Solarzellen sollte dieses Metall ja eher verschwinden, als verstärkt eingesetzt werden. Inzwischen wird daran geforscht, ob sich das Blei mit Zinn oder Germanium austauschen lässt. Doch für Perowskit-Solarzellen existiert eine weitere Hürde: Die Stabilität des Materials ist noch nicht bewiesen und macht auch hier weitere Untersuchungen notwendig.

Kommerzielle Produktion als Ziel

Grätzel ist überzeugt, dass sich der Wirkungsgrad noch auf 20 bis 25 Prozent steigern lässt. Und das Solar-Unternehmen Dyesol aus Australien will in Zusammenarbeit mit dem Institut in Lausanne Perowskit-Solarzellen für Stahl- und Glasplatten herstellen.

Ebenso wenig lassen die Wissenschaftler der Oxford Universität ihre Forschungsergebnisse ungenutzt verstreichen. Im Jahr 2010 gründete Snaith das Unternehmen Oxford Photovoltaics, um die Perowskit-Solarzelle für gebäudeintegrierte Photovoltaik marktfähig zu machen. Ein Pilotprojekt der Firma läuft seit diesem Jahr. Der Verkauf ist ab 2015 geplant. Gleichwohl forscht Snaith weiterhin nach einem Ersatz für Blei sowie eine Möglichkeit zur optimalen Speicherung der Photovoltaik – damit seine Solarzelle eine wirklich saubere Alternative zur konventionellen Technologie darstellt.

Add comment