Perowskit gewinnt im Bereich der Solarzellen schnell an Boden gegenüber Silizium, hat aber einen großen Nachteil – die Haltbarkeit. Jetzt hat sich gezeigt, dass eine neue Beschichtung dafür sorgt, dass Perowskit-Solarzellen nach 1.000 Betriebsstunden mit 99 % ihres Wirkungsgrades arbeiten.
Silizium-Solarzellen haben zwar einen Vorsprung von mehreren Jahrzehnten, aber Perowskit schließt die Lücke bereits nach etwa 15 Jahren schnell. Sein Wirkungsgrad nähert sich nicht nur dem von Silizium, sondern Perowskit Solarzellen sind auch billiger, leichter und flexibler. Aber natürlich gibt es einen Haken – Perowskite neigen dazu, sich zu zersetzen, wenn sie den Elementen ausgesetzt sind, was nicht ideal für Geräte ist, die dafür ausgelegt sind, jahrzehntelang den ganzen Tag in der Sonne zu stehen. Wissenschaftler haben damit experimentiert, sie zu verstärken, indem sie unter anderem sperrige Moleküle, 2D-Additive, Kohlenstoff-Nanopunkte aus Haaren oder Quantenpunkte hinzufügten.
Nun hat ein Team einen neuen Klebstoff verwendet, um Perowskite zu schützen. Es heißt BondLynx und wurde ursprünglich von der kanadischen Materialfirma XlynX für andere Zwecke hergestellt, bevor es an Solarzellen getestet wurde. Das Problem mit Perowskiten beginnt, wenn organische Bestandteile im Material durch Hitze und Licht aktiviert werden und entweichen können, wodurch der Perowskit geschwächt und andere Materialien in der Solarzelle beschädigt werden. BondLynx ist ein Vernetzer, der chemische kovalente Bindungen mit diesen organischen Komponenten eingeht, die verhindern, dass sie sich lösen und die Effizienz verringern.
1000 Stunden Licht und 600 Stunden Hitze
Das Team behandelte Perowskit-Solarzellen mit BondLynx und setzte sie dann langfristiger Hitze und Licht aus, um zu sehen, wie gut sie im Vergleich zu nicht behandelten Solarzellen abschneiden. Die Solarzellen starteten mit einem Wirkungsgrad von 24 % und behielten nach 1.000 Stunden Dauereinstrahlung fast 99 % davon. Im Vergleich dazu verloren unbehandelte Solarzellen unter den gleichen Bedingungen im gleichen Zeitraum 35 % ihres ursprünglichen Wirkungsgrades. Die Solarzellen wurden außerdem 600 Stunden lang einer konstanten Hitze von 60 °C ausgesetzt. Die mit BondLynx behandelten Patienten schafften es, in dieser Zeit fast 98 % ihrer Effizienz zu halten, während die Kontrollgruppe 27 % ihrer Effizienz verlor.
Obwohl die Tests nur wenige Monate lang durchgeführt wurden, deutet die Tatsache, dass die behandelten Zellen kaum an Effizienz verloren haben, darauf hin, dass sie auch im Echtbetrieb ihren hohen Wirkungsgrad viel länger halten werden. Zusammen mit einer weiteren neuen Beschichtung, die Perowskit-Solarzellen eine Lebensdauer von 30 Jahren verleiht, könnte dieser mutige neue Anwärter seine Achillesferse geflickt haben und Silizium bald die Vorherrschaft in der Sonne streitig machen. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Joule veröffentlicht.
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