Goldene Solarzukunft durch Perowskit-Kristalle?
Perowskit-Kristalle können die Zukunft von Solarzellen sein. In nur fünf Jahren Forschung weisen sie den annähernd gleichen Wirkungsgrad auf wie ihre Gegenspieler, Solarmodule aus Siliziumkristallen. Doch der größte Vorteil von Perowskit-Kristallen könnte erst in einem Zusammenspiel zum Vorschein kommen. Denn vor allem in Kombination mit den klassischen Silizium-Kristallen können sie einen immensen Sprung nach vorne in Sachen Wirkungsgrad bewirken. Zum „Beginn einer neuen Ära“ gibt es jedoch noch einige Hürden zu überwinden.
Solarzellen aus Perowskit-Kristallen bestehen aus Wasser, Stick- und Kohlenstoff, sowie aus Blei und Jod. Das sind billige und in Unmengen auf der Erde vorkommende Komponenten im Gegensatz zu Solarzellen aus teuren und hochreinen Siliziumkristallen. Es gibt sogar noch weitere Vorteile, die Perowskit-Kristalle mit sich bringen. Neben der günstigen Herstellung verbuchen Solarzellen aus eben diesen Kristallen nach nur fünf Jahren Forschung nahezu den gleichen Wirkungsgrad wie Solarzellen aus Siliziumkristallen. Diese haben den Wirkungsgrad von knapp über 20 Prozent nach knapp 25 Jahren Forschung erlangt. Branchenexperten gehen davon aus, dass Module aus Perowskit-Kristallen noch in diesem Jahr den Wirkungsgrad der Siliziumzellen erreichen werden.
Hindernisse zum „Beginn einer neuen Ära“ der Perowskit-Kristalle
Solarzellen aus Perowskit-Kristallen weisen nach fünf Jahren Forschung bereits eine unglaubliche Stabilität auf. Die stabilsten Zellen agieren jedoch lediglich mit einem Wirkungsgrad von 12,8 Prozent auf. Zwar können diese Zellen unter hohen Belastungen schon 1.000 Stunden Dauerbetrieb durchhalten, allerdings ist das nichts im Vergleich zu Modulen aus Siliziumkristallen, die ohne Weiteres 20 Jahre betrieben werden können. Hongwei Han von der Huazhong-University in China räumt ein, dass es noch hohen Optimierungsbedarf bei Solarzellen aus Perowskit-Kristallen gibt. Allerdings betont der Forscher, dass wir erst am „Beginn einer neuen Ära“ stehen.
Es gibt noch weitere Probleme mit Perowskit-Kristallen, die vor einem Markteintritt behoben werden müssen. „Perowskite sind Salze und reagieren auch auf Luftfeuchtigkeit empfindlich. Eine zusätzliche Kapselung in Glas oder Folien wird deshalb unumgänglich sein“, beschreibt Andreas Hinsch, Forscher am Fraunhofer Institut in Freiburg die Problematik. Auch der Bleigehalt sei ein großes Manko. Blei ist ein giftiges Schwermetall, welches bei größeren Defekten in die Umwelt gelangen könnte. Als Alternative nennen Forscher Zinn – doch dieser Stoff senkt aktuell noch den Wirkungsgrad der Zellen.
Revolution durch hauchdünne Zellen und viele Anwendungsmöglichkeiten
Es gibt viele verschiedene Forschungs- und Herstellungsweisen von Solarzellen aus Perowskit-Kristallen. Doch alle haben eines gemeinsam: Sie können die hergestellten Zellen so dünn wie möglich halten, weil sie unverhältnismäßig viel Licht schlucken. „Eine nur einen halben Mikrometer dünne Schicht aus Perowskit-Kristallen absorbiert genau so viel Licht wie ein für konventionelle Solarzellen typischer 180 Mikrometer dicker Siliziumkristall“, betont Andreas Hinsch. Daraus ergeben sich viele Anwendungsmöglichkeiten. Die hauchdünnen Zellen können deshalb sowohl als massive Module, aber auch in Form von Folien zum Einsatz kommen. Damit könnten Sie auf Flächen wie zum Beispiel Fensterscheiben, bei denen eine hohe Transparenz gewünscht ist, angebracht werden.
Doch das wahre Potenzial der Perowskit-Kristalle könnte erst in Kombination mit den klassischen Silizium-Modulen ausgeschöpft werden. Denn wo Solizium-Module nur im roten und infraroten Wellenbereich optimal arbeiten, können Perowskite auch grünes und blaues Licht äußerst effektiv verwerten. Eine Kombination der beiden Kristallen könnte also eine ungeahnte Effektivität von Solarzellen mit sich bringen. „Unsere Siliziumforscher haben schon leuchtende Augen bekommen und werden bald erste Tandemzellen testen“, freut sich der ISE-Forscher Hinsch.
Quelle: Sueddeutsche.de
