Perowskit-Solarzelle wird ultralang haltbar
Zelle behält über 1.450 Betriebsstunden hinweg 99 Prozent ihres anfänglichen Wirkungsgrads
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Yicheng Zhao mit Perowskit-Solarzellen-Proben (Foto: Kurt Fuchs, HI ERN) |
Erlangen/Nürnberg (pte021/17.12.2021/11:31) Forscher des Helmholtz Instituts Erlangen-Nürnberg und des Forschungszentrums Jülich http://fz-juelich.de haben eine Perowskit-Variante entwickelt, die durch ihre besondere Stabilität hervorsticht. In Tests bei erhöhter Temperatur um die 65 Grad Celsius und Beleuchtung behielt die neue Zelle über 1.450 Betriebsstunden hinweg 99 Prozent ihres anfänglichen Wirkungsgrads bei. Details wurden in "Nature Energy" publiziert.
Außergewöhnliche Stabilität
"Die Achillesferse der Perowskit-Solarzellen ist ihre geringe Haltbarkeit. Klassische Silizium-Module sind recht langlebig. Selbst nach mehr als 20 Jahren im praktischen Einsatz büßen sie nur wenig von ihrer Leistungsfähigkeit ein. Solarzellen aus Perowskit verlieren dagegen meist schon nach wenigen Tagen oder Wochen an Effizienz. Früheren Modellen konnte man beim Altern regelrecht zuschauen: der Wirkungsgrad sank innerhalb von Sekunden oder Minuten nach dem Anschalten der Beleuchtung im Labor", so Forscher Christoph Brabec.
Die neue Zelle besticht den Experten nach durch ihre außergewöhnliche Stabilität. "Die Werte gehören sicher zu den besten, die jemals für eine planare Perowskit-Solarzelle in einem Langzeittest gemessen wurden. Eine Langzeitprognose ist immer schwierig. Aber die Perowskit-Solarzelle, die wir jetzt entwickelt haben, könnte unter normalen Umständen sicherlich schon über 20 000 Betriebsstunden betrieben werden", sagt Brabec.
Elektrode in einer Schutzhülle
"Um die Stabilität an der Kontaktstelle zu verbessern, haben wir die gesamte Elektrode in eine Art Schutzhülle gepackt", erklärt Yicheng Zhao, Kollege von Brabec. Eine neue Doppelschicht-Polymer-Struktur, deren Unterseite undotiert und deren Oberseite mit einem nicht-ionischen Dotanden dotiert ist, schütze vor Zersetzung und sorge dafür, dass die Kontaktierung erhalten bleibt. Diese Architektur beschützt auf der einen Seite die sehr sensible Grenzfläche zum Perowskit und zeigt auf der anderen Seite eine außerordentlich stabile Leitfähigkeit, auch bei erhöhten Temperaturen, heißt es.
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