Forschern ist es gelungen, Perowskit-Solarzellen mit einem rekordverdächtigen Wirkungsgrad von 23,2 Prozent herzustellen. Mithilfe eines sogenannten Wundermittels gelang es ihnen, chemische Reaktionen zu beeinflussen und gleichzeitig die Lebensdauer der Zellen zu erhöhen.
Perowskit-Solarzellen (PSC) gelten als große Hoffnung in der Solarindustrie. Denn sie versprechen eine hohe Effizienz bei geringen Produktionskosten. Forscher der University of Surrey untersuchten im Rahmen einer aktuellen Studie die Leistungsfähigkeit und Stabilität von Solarzellen auf Basis von Zinn-Blei-Perowskit und dem Lochtransportschicht-Material PEDOT:PSS.
Dieses Material ist kostengünstig und kommt deshalb häufig zum Einsatz. Es offenbart jedoch auch Herausforderungen in puncto Stabilität und Effizienz. Durch die Reduzierung von Jodbildungsprozessen, die für die Leistungsdegradation verantwortlich sind, erzielten die Forscher einen Fortschritt.
Der Grund: Jod und seine chemischen Nebenprodukte verursachen strukturelle Schäden und verringern die Lebensdauer der Solarzellen. Durch den Einsatz spezieller Additive, wie Thiocyanat, konnten die Wissenschaftler die Stabilität der Zellen verbessern. Denn diese Substanz reduziert die Bildung von schädlichem Jod, hat aber unter feuchten Bedingungen Nebenwirkungen, wie die Bildung von Cyanverbindungen.
Perowskit-Solarzellen erreichen neue Rekord-Effizienz
Um diese Schwachstellen zu überwinden, entwickelten die Forscher eine neuartige Methode. Sie verwendeten ein Jod-Reduktionsmittel namens Benzylhydrazin-Chlorid (BHC). Dieses Additiv verhindert die Bildung von Jod und sorgt für eine höhere Effizienz der Zellen.
Im Rahmen ihrer Studie konnte das Team eine rekordverdächtige Effizienz von 23,2 Prozent erreichen. Das würde einen neuen Spitzenwert für die Technologie darstellen. Außerdem soll der Ansatz die Lebensdauer der Zellen unter normalen Umgebungsbedingungen um etwa 66 Prozent erhöhen.
Die Forscher erreichten diese Verbesserungen ohne größere strukturelle Änderungen der Solarzellen. Das zeigt, wie wichtig chemische Optimierungen für die Weiterentwicklung der Technologie sind.
Weiterentwicklung von Designs könnte Perowskit-Zellen salonfähig machen
Die Forschung zeigt, dass die Kombination aus chemischen Additiven und neuen Designansätzen entscheidend für die Weiterentwicklung von Perowskit-Solarzellen sein kann. Langfristig könnten die Fortschritte dazu beitragen, PSCs als führende Technologie im Bereich der erneuerbaren Energien zu etablieren.
Dennoch bleibt die Herausforderung, die Stabilität unter realen Bedingungen weiter zu erhöhen und eine kommerzielle Produktion zu ermöglichen. Die Ergebnisse der Studie legen aber einen wichtigen Grundstein für die nächste Generation effizienter und langlebiger Solarzellen.
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