Das PEARL-Konsortium, unterstützt durch die EU, hat im Rahmen seines dreijährigen Horizont Europa-Projekts bedeutende Fortschritte bei der Entwicklung kostengünstiger, flexibler Perowskit-Solarzellen erzielt. Mit dem Ziel, Solarzellen zu schaffen, die Kohlenstoffelektroden verwenden und einen Wirkungsgrad von 25 % erreichen, haben die Partner aus verschiedenen europäischen Ländern innovative Ansätze in der Materialforschung und der Pilotfertigung implementiert. Diese Entwicklungen könnten die Zukunft der Solarenergie erheblich beeinflussen.
Im Verlauf des Projekts, das im Oktober 2023 begann, konnten die Wissenschaftler bereits Solarzellen mit einem beeindruckenden Wirkungsgrad von über 21 % auf flexiblen PET-Substraten herstellen. Zu den bemerkenswerten Erfolgen gehören unter anderem:
– Das spanische Forschungsinstitut ICIQ hat durch spezielle Oberflächenbehandlungen einen Wirkungsgrad von 21,6 % erreicht. Diese Technik basiert auf molekularer Oberflächenpassivierung mit Fullerenen und Silan-basierten selbstorganisierten Monolagen.
– Die Universität Rom Tor Vergata hat umweltfreundlichere Lösungsmittel eingesetzt und optimierte Rakelbeschichtungsverfahren angewandt, um einen Wirkungsgrad von 17,03 % zu erzielen.
– Das Technische Forschungszentrum Finnland (VTT) hat eine Rekordzelle im Labor mit einem Wirkungsgrad von 14,8 % unter Verwendung eines neuartigen Tiefdruckverfahrens auf DMSO-Basis entwickelt.
– Das niederländische Forschungsinstitut TNO konnte einen Wirkungsgrad von 9,1 % mit einem vollständig im Rolle-zu-Rolle-Verfahren hergestellten Perowskit-Stack erreichen.
Darüber hinaus haben VTT und TNO erfolgreich die Rolle-zu-Rolle-Beschichtung und -Strukturierung auf größere Formate skaliert und flexible Minimodule mit einer Fläche von 36 cm² und einer Effizienz von 4,5 % entwickelt. Ein weiterer wichtiger Schritt war die Entwicklung einer Verkapselung, die die Stabilität der Solarzellen über 2.000 Stunden unter extremen Bedingungen (85 °C und 85 % Luftfeuchtigkeit) gewährleistet. Diese Ergebnisse belegen die Haltbarkeit der Zellen für praktische Anwendungen.
Dr. Riikka Suhonen, die Koordinatorin des PEARL-Projekts vom VTT, äußerte sich optimistisch: „Unsere flexiblen Perowskit-Zellen haben bereits die Effizienz von 21 % auf biegsamen Substraten übertroffen, und wir haben skalierbare Rolle-zu-Rolle-Prozesse demonstriert. Diese Errungenschaften bringen uns unserem Ziel von 25 % näher und zeigen das Potenzial für kostengünstige, leistungsstarke Solarmodule, die in verschiedenen Anwendungen, von gebäudeintegrierten Photovoltaikanlagen bis hin zum Internet der Dinge, eingesetzt werden können.“
Ein zentrales Anliegen des Konsortiums ist die Nachhaltigkeit. Erste Analysen des Lebenszyklus zeigen, dass die Verwendung von Kohlenstoffelektroden, recyceltem PET und erneuerbaren Energien den CO₂-Ausstoß um mehr als 50 % senken kann. Zudem wurden Verfahren entwickelt, um wertvolle Materialien wie Blei und Cäsium aus Produktionsabfällen zurückzugewinnen, was einen bedeutenden Fortschritt in Richtung einer Kreislaufwirtschaft darstellt.
In der nächsten Phase des Projekts wird das PEARL-Konsortium weiterhin an der Optimierung der Rolle-zu-Rolle-Pilotfertigungsprozesse arbeiten, größere Module für den Außeneinsatz testen und die Ergebnisse der Lebenszyklusanalysen veröffentlichen. Das Ziel ist es, flexible Solarzellen für Anwendungen in der gebäudeintegrierten Photovoltaik und im Internet der Dinge auf den Markt zu bringen. Die Ergebnisse des Projekts werden einen detaillierten Bericht über das optimierte Moduldesign, die R2R-Verkapselungsprozesse und die Produktionsprotokolle enthalten, die gemeinsam mit den Partnern aus dem Netzwerk EU-finanzierter Perowskit-Projekte erarbeitet werden.
Das PEARL-Konsortium wird auch auf der EU PVSEC in Bilbao vom 22. bis 24. September 2025 vertreten sein. Dort wird es im Rahmen eines Gemeinschaftsstands die neuesten Fortschritte präsentieren und an der Diskussion im „Perovskite Innovation Roundtable: Driving EU Leadership in Perovskite Innovation“ teilnehmen.
