Neue Beschichtung verlängert Lebensdauer von Solarzellen

Solarzellen könnten bald nicht nur billiger sein, sondern auch effizienter arbeiten und eine höhere Lebensdauer haben.

Wissenschaftler der Northwestern University in Illinois, USA, haben eine innovative Beschichtung für Perowskit-Solarzellen entwickelt: Diese Schutzschicht macht sie nicht nur leistungsfähiger, sondern erhöht auch deren Lebensdauer erheblich.

Schutzschicht verlängert Lebensdauer drastisch

Im Kern der Innovation steht eine Beschichtung, die auf Amidin basiert. In einer Studie, die am 22. November in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht wurde, zeigte sich ihr Potenzial. Die Schicht reduzierte die Zersetzung der Solarzellen unter extremen Bedingungen um das Zehnfache. Zudem verlängerte sich die Lebensdauer der Zellen – gemessen an der sogenannten T90-Zeit – um das Dreifache. Diese Zeit beschreibt, wie lange die Zelle 90 Prozent ihrer ursprünglichen Effizienz behält. Mercouri Kanatzidis, Co-Leiter der Forschungsarbeit, erklärte in einer Pressemitteilung der Northwestern University:

Durch die chemische Verstärkung der Schutzschichten haben wir die Haltbarkeit der Zellen erheblich verbessert, ohne die außergewöhnliche Effizienz zu beeinträchtigen.

Die Entwicklung wird als bedeutender Fortschritt für die Anwendung von Perowskit-Solarzellen in realen Umgebungen betrachtet. „Die Stabilität war bisher ein kritisches Problem“, sagte Bin Chen, einer der leitenden Forscher. Durch die neue Beschichtung könnten Perowskit-Zellen nun ihren Weg in den Massenmarkt finden.

Haltbarkeit im Fokus

Die Forscher erklärten, dass Perowskit-Materialien aufgrund ihrer kostengünstigen Herstellung und hohen Effizienz viel Potenzial haben. Allerdings begrenzen Umweltfaktoren wie Feuchtigkeit, Hitze und UV-Strahlung ihre Nutzungsdauer erheblich. Um dieses Problem zu lösen, setzten die Wissenschaftler auf Amidinium-Liganden, die besser mit dem Perowskit interagieren. Diese Moleküle stabilisieren die Oberfläche und verhindern Defekte, die sonst zur Degradation führen.

Bei ammoniumbasierten Beschichtungen war bislang immer die Stabilität ein Schwachpunkt, erklärt Yi Yang, Hauptautorin der Studie. Das Team ersetzte daher die instabilen Moleküle durch Amidinium-Gruppen, was die Haltbarkeit erheblich verbesserte.

Rekordwerte bei der Effizienz

In Versuchen erreichten die beschichteten Solarzellen eine Effizienz von 26,3 Prozent. Das bedeutet, dass mehr als ein Viertel des Sonnenlichts in elektrische Energie umgewandelt wurde – ein beeindruckender Wert für Perowskit-Technologie. Unter extremen Bedingungen blieben 90 Prozent der ursprünglichen Effizienz nach 1.100 Stunden erhalten, ein bisher unerreichtes Ergebnis. Laut der Northwestern University steigern diese Fortschritte nicht nur die Langlebigkeit, sondern auch die Praxistauglichkeit von Perowskit-Solarzellen erheblich.

Neben der Stabilität ist auch die einfache Herstellung der Beschichtung ein Vorteil. „Wir können die Materialien chemisch so anpassen, dass sie sowohl effizient als auch langlebig sind“, erklärte Kanatzidis. Damit könnten Perowskit-Zellen eine kostengünstige Alternative zu herkömmlichen Silizium-Solarzellen darstellen.

Die Northwestern University arbeitet schon länger an der Weiterentwicklung von Perowskit-Zellen. In den vergangenen Jahren erzielten sie mehrere Durchbrüche, darunter Rekordwerte bei Spannung und Energieeffizienz. Laut Kanatzidis ist die Stabilität jedoch der entscheidende Faktor, um die Technologie marktreif zu machen. Die Forschung wurde vom US-Energieministerium unterstützt.

Was du dir merken solltest:

Wissenschaftler der Northwestern University entwickelten eine innovative Beschichtung, die die Lebensdauer von Perowskit-Solarzellen verdreifacht und ihre Effizienz von 26,3 Prozent stabil hält.
Die Amidinium-Beschichtung verhindert Defekte durch Feuchtigkeit, Hitze und UV-Strahlung und macht die Zellen widerstandsfähiger.
Diese Technologie könnte Perowskit-Solarzellen zu einer kostengünstigen Alternative für den Massenmarkt machen.

Übrigens: Eine türkische Firma will Solarzellen direkt in der Fußgängerzone platzieren und zwar in Gehwegen und Bodenbelägen. Mehr dazu erfährst du in unserem Artikel.