03.05.2023 • Energie

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.

Abb.: Ein Minimodul, oben rechts: Kontakt­winkel der Perowskit­lösung auf...
Abb.: Ein Minimodul, oben rechts: Kontakt­winkel der Perowskit­lösung auf der selbst­orga­ni­sierten Mono­schicht, unten rechts: PL-Emission eines Perowskit-Films. (Bild: Y. Wu, M. Stolter­foht, U. Potsdam)

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

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