Alternative zu Silizium: Perowskit-Solarzellen aus der Schlitzdüse

Teaserbild-Quelle: Solaronix

Perowskit ist seit einiger Zeit als kostengünstige Alternative zu Silizium im Gespräch. Die Empa arbeitet zurzeit an einer Perowskit-Zelle, die zwar mit begrenztem Wirkungsgrad arbeitet, aber das Potenzial für eine günstige Industriefertigung hat.

Von Benedikt Vogel, im Auftrag des Bundesamts für Energie (BFE)

Der Siegeszug der Photovoltaik (PV) in den letzten zwei Jahrzehnten beruht hauptsächlich auf dem Halbleiter Silizium. Solarmodule aus Silizium sind im Preis stark gefallen und haben weltweite Verbreitung gefunden. Trotz dieser Erfolgsgeschichte wird heute an weiteren Halbleitern für PV-Anwendungen geforscht. Dazu gehören Solarzellen auf der Basis von Perowskit-Halbleitern. Die ersten Zellen dieser Art baute 2009 ein japanisches Forscherteam um den Elektrochemiker Tsutomu Miyasaka.

Die Stromausbeute lag zunächst bei wenigen Prozent, konnte seither aber unter Laborbedingungen auf 24 Prozent gesteigert werden. Damit liegen Perowskit-Zellen beim Wirkungsgrad mit den Silizium-Zellen gleichauf. Kein Wunder, elektrisieren photoaktive Perowskit-Halbleiter die Anhänger der Photovoltaik. Sie hoffen, mit diesen Werkstoffen Solarzellen dereinst einfacher und damit auch wesentlich kostengünstiger herstellen zu können.

In den neuartigen Zellen dient ein Halbleiter mit Perowskit-Struktur als photoaktive Schicht, welche die Energie der Sonnenstrahlen in elektrischen Strom umwandelt. Perowskit ist in seiner Grundform ein Mineral aus Kalzium, Titan und Sauerstoff (CaTiO3), kommt aber in verschiedenen Abwandlungen vor, die ebenfalls über die für Perowskite charakteristische Kristallstruktur ABX3 (Verbindung aus den Kationen A und B mit dem Anion X) verfügen. Für den Bau von Solarzellen stehen Metall-Halid-Perowskite im Vordergrund, darunter insbesondere die organisch-anorganische Verbindung Methylammonium Bleitriiodid.

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