16.11.2017, 11:59 Uhr

Solarenergie: Forscher wollen Wunder-Mineral alltagstauglich machen

Erlangen - Das Mineral Perowskit gilt als Wunderhalbleiter in der Optoelektronik und vor allem in der Solartechnologie, doch bislang ist es wegen verschiedener Einschränkungen kaum alltagstauglich. Das wollen Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg nun ändern.

Das Material Perowskit ist potenziell ein sehr gut geeigneter Halbleiter zur Umwandlung von Sonnenlicht in Strom. Es kann jedoch bislang aufgrund inkompatibler Grenzflächen kaum im Solarbereich eingesetzt werden. Die Forscher rund um den Materialwissenschaftler Prof. Dr. Christoph Brabec wollen dieses Potenzial nun entfalten.

Neues Materialsystem soll gedruckte Solartechnologie revolutionieren

Die Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität (FAU) haben ein Materialsystem entwickelt, das die Herstellung von effizienten und langlebigen Solarzellen auf der Basis von Perowskit erlaubt. Mit Hilfe von besonderen Nanopartikeln konnte das FAU-Team ein generisches Verfahren entwickeln, mit dem sich die Grenzschichten in der Solarzelle sehr präzise dotieren lassen. Die Erfindung hat aus Sicht der Experten das Potential, die gedruckte Solartechnologie zu revolutionieren.

Neues Verfahren erlaubt leichte Verarbeitung von Perowskit

Perowskit gilt als besonders gut geeigneter Halbleiter, um Sonnenlicht in Strom umzuwandeln. Das Material lässt sich zum Beispiel besonders leicht verarbeiten. Während Standardhalbleiter wie Silizium entweder aus der Schmelze gezogen oder in Hochvakuumanlagen abgeschieden werden, kann Perowskit bei normaler Raumtemperatur aus der Lösung aufgebracht werden, zum Beispiel mit Druck- und Beschichtungsverfahren.

Dabei entstehen Solarzellen dünn wie Klarsichthüllen und extrem biegsam. Sie können lichtdurchlässig und in verschiedenen Farben hergestellt werden und sie lassen sich kostengünstig sowie in großer Geschwindigkeit produzieren. Durch diese Besonderheiten eignen sie sich auch für den Einsatz als Gestaltungselemente in der Architektur, beispielsweise an Fassaden oder in Fenstern.

Wirkungsgrad auf 21 Prozent gesteigert

Den FAU-Forschern ist es mit einer dünnen Schicht aus Tantal-Wolframoxid-Nanopartikel zudem gelungen, die Effizienz des Materials noch weiter auf 21,1 Prozent zu erhöhen. Diesen Wirkungsgrad hat die Forschung bisher für diese Bauelementarchitektur noch nicht erreicht. „Das präzise Verständnis der Prozesse an der Grenzfläche des Perowskits half uns zu diesem Durchbruch“, erläutert Professor Brabec. Die zukünftigen Herausforderungen seien aber noch deutlich spannender.

Skalierung in den Megawatt-Bereich läuft

In der „Solarfabrik der Zukunft“ des Zentrums für Angewandte Energieforschung (ZAE) Bayern entwickelt das Team um Christoph Brabec nämlich bereits Rolle zu Rolle Druckprozesse, mit denen die Perowskit -Technologie zunächst in den Megawatt-Maßstab skaliert werden soll. In nur wenigen Jahren wollen die Forscher der FAU und des ZAE gedruckte Solarmodule mit einer vergleichbaren Effizienz wie Silizium demonstrieren – großflächig, flexibel und extrem kostengünstig.

Quelle: IWR Online

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