Forschende entwickeln dünnen, flexiblen Perovskit-Film

Die Forschenden der University of Oxford in England forschen seit längerem an der Solarstromproduktion mit Perovskit-Zellen. Nun ist ihnen ein Durchbruch gelungen, wie die Universität mitteilt. Zum ersten Mal sei der entwickelte Perovskit-Film dünn und flexibel genug, um ihn auf die Oberfläche fast aller Gebäude oder Alltagsgegenstände aufzutragen. 

Mit einer Dicke von etwas mehr als einem Mikrometer ist der Film fast 150 Mal dünner als ein Silizium-Wafer. Zudem lasse sich das Material - im Gegensatz zur bisherigen Photovoltaik, die in der Regel auf Siliziumplatten aufgebracht wird - auf fast jeder Oberfläche anbringen.

Höherer Wirkungsgrad als Silizium-Solarzellen

"Durch die Verwendung neuer Materialien, die als Beschichtung aufgetragen werden können, haben wir gezeigt, dass wir Silizium replizieren und übertreffen können, während wir gleichzeitig an Flexibilität gewinnen", sagt Junke Wang, Marie Curie Postdoc Fellow an der Oxford University. "Das ist wichtig, weil es mehr Solarenergie verspricht, ohne dass so viele siliziumbasierte Panels oder speziell gebaute Solarparks benötigt werden."

Mit der gestapelten Struktur der lichtabsorbierenden Schichten des Films könne ein grösserer Bereich des Lichtspektrums nutzbar gemacht werden, heisst es weiter. So werde mit dem Film aus der gleichen Menge an Sonnenlicht mehr Strom erzeugt als mit herkömmlichen Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von etwa 22 Prozent.

Kosteneinsparungen dank höherem Wirkungsgrad

"In den nur fünf Jahren, in denen wir mit unserem Stapel- oder Mehrfachverbindungsansatz experimentiert haben, konnten wir den Wirkungsgrad der Energieumwandlung von etwa 6 Prozent auf über 27 Prozent steigern, was nahe an die Grenzen dessen heranreicht, was die Einschicht-Photovoltaik heute erreichen kann", so Shuaifeng Hu, Post-Doktorand an der Oxford University. "Wir glauben, dass mit diesem Ansatz im Laufe der Zeit weitaus höhere Wirkungsgrade von über 45 Prozent erreicht werden können."

Seit 2010 seien die durchschnittlichen Kosten für Solarstrom weltweit um fast 90 Prozent gesunken. Mit diesem neuen Ansatz soll man die Kosten der Solarenergie weiter senken können. Dadurch werde sie zur nachhaltigsten Form der erneuerbaren Energie, heisst es weiter. Die Forschenden glauben zudem, dass  durch Innovationen weitere Kosteneinsparungen entstehen, da neue Materialien wie etwa das von ihnen entwickelte Dünnschicht-Perovskit den Bedarf an Silizium-Panels und speziell gebauten Solarparks verringern können.

Das ultradünne Material des Perovskit-Films, das den sogenannten Mehrfachübergang-Ansatz verwendet, wurde nun von unabhängiger Seite für eine Energieeffizienz von über 27 Prozent zertifiziert und erreicht damit erstmals die Leistung herkömmlicher einschichtiger und energieerzeugender Materialien. Das japanische National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) erteilte die Zertifizierung im Laufe des Jahres 2024, wie die Universität mitteilt. 

Auch die Empa in Dübendorf erforscht die Möglichkeiten, mit Perovskit Solarstrom zu produzieren. Die Tandem-Solarzellen auf Perovskit-Basis erzielen einen höheren Wirkungsgrad als die heute gängigen Photovoltaik-Zellen auf Silizium-Basis. Mehr dazu lesen Sie hier.