Forschung zu Perowskit-Solarzellen
Steht für die Solarenergie eine Revolution an?
Derzeit weisen Perowskit-Solarzellen noch große Defizite hinsichtlich Stabilität und Haltbarkeit auf, was eine langfristige Anwendung erschwert. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, hat die EU das Forschungsprojekt PEARL initiiert.
Derzeit sind Solarzellen auf Siliziumbasis zwar noch die vorherrschende Technologie, aber die Forschung an Perowskit-Solarzellen hat in den letzten 15 Jahren rasante Fortschritte gemacht. Dieses kostengünstige und vielseitige Material sowie dessen Funktionalität haben das Potenzial, den Wirkungsgrad von Solarzellen erheblich zu steigern. Die Steigerung des Wirkungsgrads von anfänglich 4 Prozent auf weit über 20 Prozent verspricht in naher Zukunft einen Durchbruch für die Technologie.
Allerdings zeigen die neu entwickelten Solarzellen aktuell noch eine unzureichende Stabilität und Robustheit. Der Wirkungsgradverlust von Perowskit-Zellen innerhalb der ersten Monate nach der Herstellung ist signifikant. Forschungsteams auf der ganzen Welt arbeiten daher an der Lösung der technologischen Herausforderungen und an umweltfreundlichen Prozesstechnologien für ihre Herstellung.
Kohlenstoffelektroden sollen Fortschritt bringen
Die Europäische Union hat in diesem Zusammenhang nun das Forschungsprojekt »PEARL – Flexible Perowskit-Solarzellen mit Kohlenstoffelektroden« ins Leben gerufen, das die Weiterentwicklung der Perowskit-Solarzellentechnologie zum Ziel hat. Das Projekt strebt wesentliche Fortschritte in der Solarenergietechnologie an, indem Kohlenstoffelektroden in die Perowskit-Solarzellenarchitektur integriert werden. Es wird erwartet, dass diese Maßnahmen zu einer Reduzierung der Materialkosten, einer höheren Stabilität der Geräte, einer Vereinfachung der Herstellungsprozesse sowie zu einer signifikanten Reduktion der Emissionen führen.
Die zehn europäischen Partner des Projektkonsortiums, darunter beispielsweise das Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik (FEP), verfolgen das Hauptziel des Projekts PEARL – die Entwicklung flexibler Perowskit-Solarzellen mit skalierbaren, umweltfreundlichen Methoden voranzutreiben –, um diese für eine industrielle Anwendung zu optimieren. Das Projekt zielt darauf ab, eine langfristige Betriebsstabilität zu erreichen, die die geltenden Normen der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) übertrifft.
Dabei wird ein Wirkungsgrad von über 25 Prozent sowie eine Reduktion der Produktionskosten auf unter 0,3 EUR/Wp angestrebt, während gleichzeitig die Emissionen auf unter 0,01 kg CO2eq/kWh begrenzt werden sollen.
Im Rahmen des Projekts wird die Erforschung planarer, konventioneller n-i-p- und weiterer n-i-c-Bauelementarchitekturen durchgeführt. Es ist vorgesehen, Niedertemperatur-Kohlenstoffpasten als Top-Elektroden zu verwenden und die Fertigung mittels Rolle-zu-Rolle-Technologie zu realisieren. Die wesentlichen Anwendungsfelder dieser Technologie werden in den Wachstumsmärkten der gebäude- und fahrzeugintegrierten Photovoltaik sowie des Internets der Dinge liegen.
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