© Jyrki Autio, 9mm Perowskite in Calcite, http://www.mindat.org/photo-234471.html
© Jyrki Autio, 9mm Perowskite in Calcite, http://www.mindat.org/photo-234471.html
Die vielversprechende Photovoltaik-Technologie auf Perowskit-Basis schließt in kürzester Zeit zur Top-Gruppe der effizientesten Solarzellen auf.

Ende Oktober 2014 erfolgte die Zertifizierung eines Forschungsrekords: das Korean Research Institute of Chemical Technology (KRICT) entwickelte eine Solarzelle auf Perowskit-Basis, die einen Wirkungsgrad von 20,1% erzielte. Damit wurde ganz offiziell die 20%-Hürde genommen: schneller, als es jemals zuvor mit einer anderen Photovoltaik-Zelle der Fall war. Während die 17 anderen Typen, die diese Grenze bisher überschritten haben, zum Teil mehr als 20 Jahre Entwicklungszeit brauchten, um an dieser Hürde zu kratzen, genügten jener auf Perowskit-Basis gerade einmal fünf Jahre. Für eine kommerziell erfolgreiche Laufbahn ist ein möglichst hoher Wirkungsgrad entscheidend: je höher dieser ist, umso günstiger kann der produzierte Strom werde. Der Wirkungsgrad gibt an, wie viel Prozent der auf der Zelle aufgetroffenen Sonnenenergie tatsächlich in elektrische Energie umgewandelt werden kann.

Die ersten Perowskit-Zellen hatten 2009 bei ihrer Entdeckung gerade einmal 3,8% Wirkungsgrad. Die schnelle Entwicklungszeit lässt die Forscher hoffen, den Wirkungsgrad noch weiter in die Höhe schrauben zu können. Sieht man sich die vom National Center for Photovoltaics (NCPV) erstellte Grafik aktueller Effizienzrekorde an, fallen zwei Merkmale ins Auge. Erstens: Perowskit-Zellen haben noch einen weiten Weg vor sich. Die 20% Hürde ist knapp weniger als die Hälfte der bisher erfolgreichsten Zellen, die bei 44,7% Wirkungsgrad liegen. Zweitens: Die Entwicklungskurve der Perowskit-Zellen zeigt extrem steil nach oben. Extrapoliert man die Daten der Grafik, erreichen Perowskit-Zellen bei angenommener gleichen Entwicklungsgeschwindigkeit 2021 den gleichen Wirkungsgrad wie die aktuelle Spitzenzelle, noch vor 2023 würde die Perowskit-Zelle die Spitzentechnologie stellen. Unklar ist, ob die Entwicklungspfade der aktuellen Technologien ähnlich weiter gehen wie bisher oder nicht.

Neben dem – jetzt – hohen Wirkungsgrad, haben Perowskite für die Produktion von Photovoltaik-Zellen noch einen weiteren Vorteil: Das Material ist in Massen verfügbar und entsprechend günstig zu haben. Konsequenz wäre, dass die Produktionskosten im Vergleich zu den bekannten siliziumbasierten Zellen erheblich reduziert werden können. Im Moment wird gezielt an der Produktion großflächiger Perowskit-Kristalle geforscht, die ähnliche Qualitätsmerkmale aufweisen wie Silizium- oder Gallium-Arsenid-Kristalle.

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