Solarzellen: Leistungssteigerung bei Mini-Modulen
Neu entwickelte molekulare Lochtransportschicht kann Leistung von invertierten Perowskit-Solarzellen enorm steigern.
Die Energieausbeute über die Lebensdauer von Solarzellen zu verbessern, ist ein wichtiger Faktor, um unabhängig von fossilen Energiequellen zu werden. Invertierte Perowskit-Solarzellen sind in dieser Hinsicht besonders vielversprechend, da sie einfach und billig herzustellen sind und ihre Stabilität mehrere Testanforderungen der International Electrotechnical Commission erfüllt. Im Gegensatz zu Solarzellen mit klassischer Struktur ähneln invertierte Perowskit-Solarzellen den organischen Solarzellen, anstelle der organischen Absorberschicht wird eine Schicht aus Perowskit verwendet. Um diese Art von Solarzellen haltbarer zu machen und ihre Energieausbeute über die Lebensdauer weiter zu erhöhen, müssen neuartige Ladungstransportmaterialien entwickelt werden, welche die Verluste an den Grenzflächen verringern.
Ein Forschungsteam unter Beteiligung der Uni Potsdam hat jetzt eine neuartige Lochtransportschicht entwickelt, die auf einer selbstorganisierten Monolage aus amphiphilen Molekülen basiert, also auf Molekülen, die sowohl hydrophil als auch hydrophob sind. „Die neu entwickelten amphiphilen Moleküle bilden eine stark benetzende Basis für die Perowskitschicht. Das verbessert die Morphologie und Kristallisation des Perowskits an der unteren Grenzfläche zu den Lochtransportschichten, was die Rekombinationsverluste an der Grenzfläche verringert“, erklärt Martin Stolterfoht von der Uni Potsdam.
Die resultierenden Perowskitschichten emittieren 17 Prozent des einfallenden Lichts unter Leerlauf-Bedingungen und ermöglichten die Herstellung von Perowskit-Solarzellen mit einem zertifizierten Rekord-Wirkungsgrad von 25,4 Prozent. Darüber hinaus erreichten zehn Quadratzentimeter große Mini-Module bereits einen Wirkungsgrad von 22 Prozent und eine bemerkenswerte Stabilität unter Betriebstestbedingungen.
U. Potsdam / RK
Weitere Infos
- Originalveröffentlichung
S. Zhang et al.: Minimizing buried interfacial defects for efficient inverted perovskite solar cells, Science 380, 404 (2023); DOI: 10.1126/science.adg3755 - Physik und Optoelektronik weicher Materie, Institut für Physik und Astronomie, Universität Potsdam
