PEROWSKIT-SOLARZELLE
Technologie
Die Fertigung von herkömmlichen Solarzellen aus hochreinem Silizium erfolgt gegenwärtig aufwendig mittels Hochtemperaturverfahren und ist damit kostenintensiv. Der Wirkungsgrad von neuartigen Dünnschicht-Solarzellen auf Perowskit-Basis ist in den letzten Jahren rasant angestiegen und mittlerweile vergleichbar mit konventioneller Silizium-Dickschichtphotovoltaik. Perowskit-Solarzellen sind besonders kostengünstig aus Rohstoffen, die es auch in Deutschland gibt, zu fertigen und bestehen aus einer Kombination von elektrokeramischen und organischen Dünnschichten. Das Licht gelangt durch die Elektrode zum Perowskit, der über exzellente elektronische und photokatalytische Eigenschaften verfügt und Photoströme mit Wirkungsgraden von über 20% ermöglicht.
Aufbau einer Perowskit-Solarzelle und Entwicklung des Wirkungsgrades verschiedener Dünnschicht- Solarzellen seit 1990 [A. Baumann APL Materials 2014].
Anwendung
Solarzellen auf der Basis von Perowskit-Dünnschichten lassen sich mit günstigen Herstellungsverfahren aus verfügbaren Rohstoffen realisieren. Derzeitige marktreife Silizium-basierte Solarzellen können perfekt durch die Perowskit-Dünnschicht zu sogenannten Tandems ergänzt werden, die neben hohen Wirkungsgraden eine gute Kosteneffizienz und Lebensdauer besitzen. Durch verbesserte Herstellungsverfahren, die einen Ersatz des derzeitig verwendeten Bleis durch alternative Metalle, z.B. Zinn, erlauben, können die Vorteile der Perowskit-Solarzelle, wie hohe Flexibilität, geringes Gewicht sowie eine gute optische Transparenz für die Energieversorgung genutzt werden. Die neuen Solarzellen lassen sich beispielsweise direkt in Stahl- und Glasbauwerke integrieren ohne zusätzliche Flächen zu beanspruchen.
Potenzial
Keine andere Technologie der Photovoltaik hat einen so schnellen Anstieg der Effizienz erfahren wie die Perowskit-Solarzellen. Bei weiterer Verbesserung der Materialien und Herstellungsprozesse für die Dünnschichten ist es durchaus möglich, Effizienzen um 25% bei langer Lebensdauer zu erreichen. Zukünftig werden dann durch Perowskit-Solarzellen Energiekosten von 20 Cent pro Watt möglich, womit Solarstrom kostengünstiger als Strom aus fossilen Energieträgern und die Photovoltaik damit nachhaltig verändert wird.
