Schicht aus Graphen macht Perowskit-Solarzellen langlebiger

1. Oktober 2017, 18:12

Schweizer Forscher entwickeln eine neue Methode

Lausanne – Wissenschaftern der ETH Lausanne (EPFL) ist es gelungen, Perowskit-Solarzellen mit hoher Ausbeute zu erzeugen, die außerdem noch lange haltbar sind. In einem Versuch mit über 1.000 Stunden intensiven Sonnenlichts bei 60 Grad Celsius büßten die verbesserten Solarzellen weniger als fünf Prozent ihrer Leistung ein, berichten die Forscher im Fachblatt "Science".

Material mit Zukunft

Auf Perowskit (Calcium-Titan-Oxid) basierende Solarzellen holen gegenüber Silizium-basierter Photovoltaik allmählich auf. Forscher konnten deren Effizienz bereits auf über 22 Prozent steigern, im Vergleich zu rund 25 Prozent bei Silizium-Solarzellen. Die effizientesten Perowskit-Modelle sind jedoch bisher nicht besonders langlebig, wie die EPFL erläuterte.

Ein Knackpunkt sind Materialien, die selektiv positive Ladungen ("Holes") in der Solarzelle transportieren. Jene "Hole-Transporting-Materials" (HTMs), mit denen sich eine Ausbeute von über 20 Prozent erreichen lässt, sind bisher teure, organische Prototypen, die sich negativ auf die Langzeit-Stabilität der Leistung auswirken. Eine vielversprechende Alternative ist Kupfer(I)-thiocyanat (CuSCN), allerdings war dessen Einsatz bisher von wenig Erfolg gekrönt.

Die neue Methode

Anders ist das bei der Neuentwicklung der EPFL-Forscher Neha Arora und M. Ibrahim Dar: Zum einen entwickelten sie eine Methode, um CuSCN als hauchdünne Schicht von hoher Qualität auf die Solarzelle aufzutragen. Zum anderen fügten sie eine zusätzliche Graphenschicht in den Aufbau der Solarzelle ein. Diese dient als Trennung zwischen der CuSCN- und einer Gold-Schicht und hält das CuSCN chemisch stabil.

Das Resultat: Selbst nach der Langzeitbesonnung von 1.000 Stunden bei 60 Grad behielt dieses neue Modell über 95 Prozent seiner ursprünglichen Effizienz, schrieb die EPFL. Das sei sogar besser als die derzeit rege erforschten Perowskit-Solarzellen mit den teuren organischen HTMs. (APA, red, 1. 10. 2017)