【Neue Energien】Erfolgreiche Eigenentwicklung großer Perowskit-Solarzellen

Thread Content

Die großflächigen Perovskit-Solarzellen, die von Chen Wei, Dozent am **Labor für Optoelektronik** der Huazhong-Universität für Wissenschaft und Technologie, selbst entwickelt wurden, haben nach Zertifizierung durch das Forschungszentrum für Photovoltaiktechnologie des Japanischen Instituts für Industrietechnologie (AIST) eine internationale Effizienz von 15 % erreicht. Damit wurde eine Lücke in der Liste der Effizienzwerte von Solarzellen geschlossen. Dieser Erfolg wurde kürzlich in „Science“ veröffentlicht. AIST ist eine der weltweit angesehensten Zertifizierungsstellen für Solarzellen. Die großflächigen Perovskit-Batterien, die von Chen Wei zur Prüfung eingereicht wurden, konnten in diesem Forschungsinstitut mit einer internationalen Effizienz von 15 % erfolgreich zertifiziert werden. Dieses Ergebnis wurde erstmals von Martin Green, dem „Vater der Solarzellen“, in den von ihm zusammengestellten, autoritativen Tabellen zur Effizienz von Solarzellen aufgeführt. Perovskit-Solarzellen sind eine neue Art von Photovoltaik-Technologie, die in den letzten Jahren entstanden ist. Ihre Effizienzwerte steigen dabei in rasantem Tempo an. Perovskit-Materialien weisen Eigenschaften wie reichliche Rohstoffverfügbarkeit, niedrige Kosten, hervorragende optoelektrische Eigenschaften, Verarbeitungsmöglichkeiten in Lösung sowie Herstellung bei niedrigen Temperaturen auf. Doch Perovskit-Solarzellen weisen im Allgemeinen Stabilitätsprobleme auf; viele Zellen gehen bereits während der Tests kaputt. Außerdem weisen Perovskit-Solarzellen in der Regel ein Hystereseeffekt auf. Chen Wei und sein Team untersuchten durch das Testen von Zehntausenden von Kurven zur Strom-/Spannungsleistung von Batterien (IV-Kurven) und verglichen dabei verschiedene gängige Strukturen für Perovskit-Solarmodule. Dabei stellten sie fest, dass die „P-i-N“-Transplanarstruktur dazu beiträgt, das Phänomen der Hysteresis effektiver zu beseitigen. Durch die Anwendung von Interface-Engineering konnte Chen Wei die Effizienz der Zellen mit der „P-i-N“-Struktur bei einer kleinen Fläche von 0,09 Quadratzentimetern auf 18,3 % steigern. Bei Zellen mit einer größeren Fläche von 1,02 Quadratzentimetern lag die Effizienz bei 16,2 %. Zudem war der Hystereseeffekt bei den IV-Tests sowohl bei den kleinen als auch bei den großen Zellen äußerst gering. Gleichzeitig weist das Bauelement die beste Stabilität aller bisherigen Typen von Perovskit-Solarzellen auf. Chen Wei sagte, dass durch weitere Verbesserungen der Qualität sowie der Zusammensetzung der Perovskit-Schichten die Effizienz von großflächigen Perovskit-Solarzellen voraussichtlich auf 20 Prozent gesteigert werden kann.