Bei den Perowskit-Solarzellen liegen gute Monate zurück, mit drei neuen Ergebnissen, die die Kommerzialisierung dieser Geräte der nächsten Generation erleichtern könnten.
Das erste Ergebnis betrifft reine Perowskit-Solarzellen (PV). Das ursprüngliche Versprechen von Perowskit-Solarzellen wurde lange Zeit durch die instabile Natur dieser kristallinen Materialien beeinträchtigt, die anfällig für Oberflächendefekte sind, die den Fluss von Ladungsträgern (Elektronen und Löcher) behindern. Ärgerlicherweise verschlimmern Hitze und Feuchtigkeit – beides unvermeidbar in jedem praktischen Solarenergiegerät – diese Instabilität. Folglich können Perowskit-Solarzellen bereits nach wenigen hundert Stunden Sonneneinstrahlung etwa ein Drittel ihrer Effizienz verlieren.
Letztes Jahr haben Stefaan de Wolf und Kollegen von der King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) in Saudi-Arabien teilgenommen einen wichtigen Schritt zur Lösung dieses Problems getan durch den Bau einer Zelle, die sowohl dreidimensionale als auch zweidimensionale Perowskitkristalle enthält. Diese mehrdimensionale Zelle behielt nach 95 Stunden Sonneneinstrahlung bei einer Temperatur von 1000 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 85 % 85 % ihrer ursprünglichen Effizienz.
In der neuesten Studie, veröffentlicht in jouleKai Liu und Kollegen von der Fudan-Universität in China und der University of Victoria in Kanada gingen noch einen Schritt weiter. Dank einer chemischen Beschichtung, die kovalente Bindungen mit den organischen Komponenten in Perowskiten bildet, behielt ihre Zelle nach 98.6 Stunden Betriebstests 1000 % ihrer ursprünglichen Effizienz bei. Laut der Spin-out-Firma der University of Victoria, die hinter der Beschichtung steht, XLYNXDiese Bindungen machen den Perowskit stabiler und begrenzen dadurch Effizienz-, Stabilitäts- und Leistungsverluste.
Effizienzrekorde fallen bei Tandemzellen
Das zweite vielversprechende Ergebnis ist ein neuer Effizienzrekord für sogenannte „Tandem“-Solarzellen, die Perowskite mit Standard-Siliziummaterial kombinieren. Mitte April haben Forscher von KAUST, ebenfalls unter der Leitung von de Wolf, angekündigt dass sie eine experimentelle Tandemzelle mit einem Leistungsumwandlungswirkungsgrad von 33.2 % hergestellt hatten. Dieser Wert übertrifft den bisherigen Weltrekord von 32.5 % spielt Ende 2022 von Steven Albrecht und Kollegen am Helmholtz-Zentrum Berlin.
Obwohl das neueste KAUST-Ergebnis noch nicht veröffentlicht wurde, sagt das Team, dass der Rekord von der European Solar Test Installation (ESTI) zertifiziert wurde. Auch die KAUST-Zelle steht derzeit an der Spitze Tabelle mit der besten Effizienz von Forschungszellen des US National Renewable Energy Laboratory (NREL)., auch wenn es angesichts der aktuellen Konkurrenz konkurrierender Forschungsgruppen möglicherweise nicht lange dort bleiben wird die Errungenschaften des anderen übertreffen.
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Das neue Endergebnis ist ein weiterer Effizienzrekord, diesmal in einem kommerziellen Produkt und nicht in einem experimentellen Gerät. Am 24. Mai hat das in Großbritannien ansässige Unternehmen Oxford PV berichtet dass eine Tandemzelle, die an ihrer Produktionslinie in der Nähe von Berlin, Deutschland, hergestellt wurde, 28.6 % der einfallenden Sonnenenergie in Strom umwandelte. Dieser Wert, der von Experten des Fraunhofer ISE in Freiburg, Deutschland, bestätigt wurde, liegt deutlich über den 22–24 %, die für kommerzielle Siliziumzellen typisch sind, und 1.5 % über dem eigenen Rekord von Oxford PV für ein Seriengerät. Vorwärts und aufwärts!
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- Quelle: https://physicsworld.com/a/perovskite-solar-cells-reach-new-milestones-for-stability-and-efficiency/
