14 Jan. Perowskitsolarzellen nachhaltig und kommerziell produzieren
Forschende der chinesischen Universität Nanjing und der Universität Stuttgart haben nach eigenen Angaben einen neuen Weg gefunden, um Perowskit-Fotovoltaikmodule umweltverträglich und im kommerziellen Maßstab zu produzieren.
Die Forschenden erklären: Fotovoltaikmodule (PV-Module) aus Perowskit bieten zahlreiche Vorteile wie ein geringes Gewicht, hohe Effizienz, gute Skalierbarkeit, und sie sind dabei günstig und unkompliziert zu produzieren. Ihrem kommerziellen Einsatz stehen jedoch noch Hindernisse im Weg. So werden bei der Herstellung giftige Lösungsmittel verwendet, in denen die Perowskitkristalle aufgelöst werden, um anschließend zu Perowskit-Tinten weiterverarbeitet zu werden. Diese Tinten kann man wie eine Farbe aufdrucken, auftragen oder aufsprühen. Beim Aufbringen auf große Flächen kommt es laut den Forschenden allerdings zu Qualitätsschwankungen.
Umweltfreundlich bei konstanter Qualität
„Mit unserer Studie greifen wir diese Herausforderungen auf“, sagt Prof. Michael Saliba, Leiter des Instituts für Photovoltaik (ipv) der Universität Stuttgart. „Es ist uns gelungen zu zeigen, wie die Herstellung leistungsstarker PV-Module auf Perowskitbasis umweltverträglich, zuverlässig und unter Umgebungsluftbedingungen gelingen kann.“
Perowskite haben eine besondere Kristallstruktur. Die Anordnung der Bausteine bewirkt, dass das Material besonders effizient Licht aufnehmen und umwandeln kann. Bild: Universität Stuttgart / Claudiu Mortan
Die Perowskit-Expertinnen und Experten haben nicht nur ein neues umweltverträgliches Lösungsmittel entwickelt, das mit der Umgebung kompatibel ist. „Wir konnten auch ein Verfahren entwickeln, mit dem wir die grüne Perowskit-Tinte gleichmäßig und präzise auftragen, so dass es nicht zu Unregelmäßigkeiten in der Perowskitschicht und damit zu Wirkungsgradverlusten kommt“, erläutert Prof. Hairen Tan, Wissenschaftler an der Fakultät für Ingenieurwesen und angewandte Wissenschaft der Universität Nanjing. „Damit können wir Perowskit-PV-Module umweltfreundlich fertigen, die Leistung des gesamten Moduls maximieren und seinen zuverlässigen Betrieb langfristig sicherstellen”, ergänzt Saliba, dessen Team die hergestellten Module in Außentestständen auf den Dächern des Instituts für Photovoltaik erprobt hat.
Das neue System ermöglicht es nach Angabe der Forschenden, Perowskit-Fotovoltaikmodule mit einer Fläche von 7200 Quadratzentimetern herzustellen, die einen Wirkungsgrad von 17,2 % unter konstanten Betriebsbedingungen erreichen und alle Qualitäts- und Zuverlässigkeitsstandards erfüllen.
Originalpublikation:
[Yinke Wang, Ye Liu, Xin Luo, Ke Xiao, Victor Marrugat-Arnal, Dongdong Xu, Jing Lou, Weiwei Zuo, Navid Tavakoli, Tiantian Li , Yuanbo Yang, Chenyang Duan, Wennan Ou, Yuxuan Liu, Jiajia Hong, Hongfei Sun, Gongtao Duan, Manya Li, Han Gao, Zijing Chu, Long Jiang, Michael Saliba, Makhsud I Saidaminov, Chao Chang, Hairen Tan: Improved solvent systems for commercially viable perovskite photovoltaic modules. Science, 2025 Dec 4;390 (6777): 1021-1028s. Doi: https://doi.org/10.1126/science.adz0091]
Quelle: www.uni-stuttgart.de
Bild: Universität Stuttgart / ipv / Weiwei Zuo