Wissenschaftler der Universitäten Nanjing und Stuttgart haben eine innovative Methode entwickelt, die die umweltfreundliche Produktion von Perowskit-Solarzellen in kommerziellem Maßstab ermöglicht. Diese Erkenntnisse wurden in der angesehenen Fachzeitschrift „Science“ veröffentlicht. Perowskit-Solarzellen zeichnen sich durch ihre Leichtigkeit, hohe Effizienz und kostengünstige Herstellbarkeit aus. Dennoch gab es bisher einige Herausforderungen, die ihre breite Anwendung behindert haben.
Ein zentrales Problem bei der Herstellung dieser Solarzellen war der Einsatz giftiger Lösungsmittel, die notwendig sind, um die Perowskit-Kristalle in eine Form zu bringen, die dann als Tinte aufgetragen werden kann. Diese Tinte wird ähnlich wie Farbe auf die gewünschten Oberflächen aufgetragen, doch bei der Anwendung auf großen Flächen traten oft Qualitätsprobleme auf. Diese Unregelmäßigkeiten führten zu einem unzuverlässigen Betrieb der Solarmodule.
In ihrer Studie gehen die Forscher gezielt auf diese Herausforderungen ein. Prof. Michael Saliba, Leiter des Instituts für Photovoltaik an der Universität Stuttgart und Mitautor der Studie, erklärt: „Wir haben einen Weg gefunden, leistungsstarke Perowskit-Solarzellen umweltfreundlich, zuverlässig und unter normalen Umgebungsbedingungen herzustellen.“ Ein wesentlicher Bestandteil dieser Neuentwicklung ist das neuartige Lösungsmittel, das die Umwelt nicht belastet und gleichzeitig mit den Herstellungsbedingungen kompatibel ist.
Zusätzlich haben die Forscher ein Verfahren entwickelt, das es ermöglicht, die umweltfreundliche Perowskit-Tinte gleichmäßig und präzise aufzutragen. Dies verhindert Unregelmäßigkeiten in der Schichtstruktur, die zu einem Verlust der Effizienz führen könnten. Prof. Hairen Tan von der Universität Nanjing hebt hervor, dass dieses neue Verfahren entscheidend ist, um die Qualität und Leistungsfähigkeit der Solarzellen zu maximieren.
Die umweltfreundliche Herstellung der Perowskit-Solarzellen ist nun nicht nur möglich, sondern auch mit einer hohen Leistung verbunden. Saliba und sein Team haben die entwickelten Module in Außentests auf den Dächern des Instituts für Photovoltaik erprobt. Dabei zeigte sich, dass die neuen Solarzellen mit einer Fläche von 7200 Quadratzentimetern einen Wirkungsgrad von 17,2 % erreichen, wenn sie unter konstanten Betriebsbedingungen betrieben werden. Zudem erfüllen sie alle wichtigen Qualitäts- und Zuverlässigkeitsstandards.
Die Fortschritte in der Forschung zu Perowskit-Solarzellen könnten weitreichende Auswirkungen auf die Solarindustrie haben. Da diese Technologie kostengünstig und effizient ist, besteht die Möglichkeit, dass sie eine bedeutende Rolle in der zukünftigen Energieerzeugung spielen wird. Die neue Methode zur Herstellung dieser Solarzellen könnte dazu beitragen, die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern und eine nachhaltigere Energiezukunft zu fördern.
Ein weiterer Vorteil der Perowskit-Technologie ist ihre Flexibilität. Die Solarzellen können auf verschiedenen Untergründen aufgebracht werden, was sie besonders vielseitig macht. Damit eröffnen sich neue Anwendungsfelder, die über die herkömmliche Solarenergieproduktion hinausgehen, etwa in der Architektur oder im Transportwesen.
Die Forschung zu Perowskit-Solarzellen steht jedoch nicht still. Zukünftige Studien werden sich darauf konzentrieren, die langfristige Stabilität und Haltbarkeit der Module zu verbessern, um sicherzustellen, dass sie auch über längere Zeiträume hinweg effizient arbeiten. Die Ergebnisse der aktuellen Studie bieten jedoch bereits eine solide Grundlage, auf der weitere Entwicklungen basieren können.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Entwicklungen in der nachhaltigen Produktion von Perowskit-Solarzellen einen vielversprechenden Schritt in Richtung einer umweltfreundlicheren und effizienteren Energieerzeugung darstellen. Die Kombination aus innovativen Herstellungsverfahren und der Überwindung bisheriger Herausforderungen könnte dazu führen, dass Perowskit-Solarzellen in naher Zukunft eine zentrale Rolle im Bereich der erneuerbaren Energien spielen werden.
