Forscher haben eine druckbare Perowskit-Solarzelle entwickelt, die mit elf Prozent einen neuen Effizienz-Rekord für diese Art der Solarzellen erzielte. Die Zelle ist besonders flexibel.
Seit einigen Jahren diskutieren Forscher über eine Alternative zu Silizium in Solarzellen. Denn mit einem Wirkungsgrad von 20 bis 25 Prozent erreichen viele Anlagen bereits ihre maximal mögliche Effizienz.
Gleichzeitig ist das Material sehr unflexibel. Doch durch die Entdeckung von Perowskit als möglichen Silizium-Nachfolger scheinen Anlagen mit einem höheren Wirkungsgrad bei maximaler Flexibilität in greifbare Nähe zu rücken.
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Ein internationales Forscherteam unter der Leitung der australischen Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) weckt nun neue Hoffnung. Denn die Forscher erzielte einen bedeutenden Durchbruch bei der Effizienz von flexiblen, druckbaren Perowskit-Solarzellen.
Die weiterentwickelten Zellen erreichten einen Wirkungsgrad von 11 Prozent und übertrafen damit bisherige Modelle. Das Besondere dabei: Die Forscher druckten die Zellen in einem neuartigen Verfahren.
Perowskit-Solarzelle mit Rekord-Effizienz
Im Vergleich zu traditionellen Silizium-Panels zeichnen sich gedruckte Solarzellen durch eine hohe Effizienz, Flexibilität und sinkende Kosten aus. Sie ermöglichen eine flexible Anwendung auf Gebäuden, Fahrzeugen und tragbaren Geräten. Die Herausforderung, die Produktion zu erhöhen und gleichzeitig die Effizienz zu wahren, galt lange als Hürde für die Technologie.
Denn Forscher erreichten lediglich Effizienzwerte von ein bis zwei Prozent mit vollständig bedruckten, flexiblen Panels.
Das Forscherteam aus Australien Forscher konnte nun aber mit Labormaßstab-Solarzellen auf einer Fläche von 50 Quadratzentimetern eine Effizienz von 11 Prozent erzielen. Denn Perowskit ist ein Material, das zu Tinte verarbeitet werden kann.
Drucker aus der Industrie können die Zellen daher auf eine Oberfläche drucken. Perowskit ist leicht und flexibel und kann somit vielseitig eingesetzt werden. Die Herstellung der Solarzellen erfolgt mittels eines Roll-to-Roll-Verfahrens. Dieses unterscheidet sich nur marginal von dem Druck einer Zeitung.
Niedrige Herstellungskosten machen die Technologie erschwinglich.
Während die Roll-to-Roll-Produktion von Perowskit-Solarzellen nicht neu ist, hatten bestehende Technologien bisher Effizienz- und Skalierbarkeitsgrenzen. Die Wissenschaftler der CSIRO nutzten automatisierte Fertigungs- und Screening-Systeme, die mehr als 10.000 Solarzellen pro Tag produzieren und testen können.
Das ermöglichte es ihnen, die optimalen Einstellungen für verschiedene Parameter schnell zu identifizieren und so die Effizienzergebnisse erheblich zu steigern. Diese Steigerung der Effizienz könnte den Weg für die kommerziell lebensfähige Herstellung von Perowskit-Solarzellen im großen Maßstab ebnen.
Ferner machen die kürzere Energie-Rückgewinnungszeit und die prognostizierten niedrigen Kosten die Zellen zu einer wirtschaftlich und ökologisch attraktiven Lösung für erneuerbare Energien. Denn die Verwendung spezialisierter Kohlentinten anstelle teurer Metalle wie Gold in der Produktion senkt die Herstellungskosten erheblich.
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