Perowskit – Größere Kristalle für die Solarzell-Produktion

  • quelle: wissenschaft-aktuell.de


    Neue Verfahren können den Weg zur Serienfertigung potenziell sehr günstiger Solarzellen ebnen



    Sie sind die neuen Hoffnungsträger für billige und dennoch effiziente Solarzellen: Perowskit-Kristalle. Innerhalb von nur fünf Jahren konnten Forscher den Wirkungsgrad von Perowskit-Zellen von knapp vier auf mehr als 20 Prozent vervielfachen. Diese Dynamik schlägt sich nun auch in neuen Fertigungsverfahren nieder, über die zwei Forschergruppen in der Fachzeitschrift „Science“ berichten. Damit ist es nicht unwahrscheinlich, dass die Hersteller von Solarzellen schon bald hoch effiziente Module zu einem Bruchteil der heute schon niedrigen Preise für Siliziumzellen anbieten könnten. Photovoltaisch erzeugter Strom wäre so auf einem guten Weg, sogar billiger als Kohle- oder Windstrom zu werden.


    Bisher sind die hoch effizienten Perowskit-Solarzellen mit stetig steigenden Wirkungsgraden aufwendig gefertigte und oft nur wenige Quadratmillimeter kleine Einzelstücke. Für die Massenproduktion sind jedoch große Kristallschichten von möglichst gleichbleibender Qualität gefordert. Diesem Ziel sind nun Wanyi Nie und ihre Kollegen vom Los Alamos National Laboratory einen Schritt näher gekommen. Sie konnten auf polykristalline Perowskit-Schichten mit einer bisher unerreichten Korngröße von bis zu zwei Millimetern züchten. Je größer die Kristalle in den Schichten waren, desto gleichmäßiger produzierten Perowskitzellen elektrischen Strom.


    Die Forscher entwickelten dazu ein spezielles Gussverfahren: Sie gossen eine 70 Grad heiße Flüssigkeit mit Bleijodid und Methylaminhydrochlorid auf eine aufgeheizte, leitfähige Unterlage. Danach ließen sie die Unterlage rotieren, damit sich die Flüssigkeit möglichst gleichmäßig und dünn verteilte (Spin-Coating). In dem dünnen Flüssigkeitsfilm wuchsen innerhalb von 20 Minuten die bleihaltigen Perowskitkristalle mit der gewünschten Größe. Erste Solarzellen aus diesen neuen dünnen Kristallschichten zeigten einen hohen Wirkungsgrad von 18 Prozent.


    Über einen weiteren Ansatz für große Kristalle und die Chancen einer Kostensenkung lesen Sie hier.

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