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Perowskit-Forschung Wie die Erdkruste die Solarenergie revolutionieren könnte

Redakteur: Peter Koller

Das Mineral Perowskit ist ein wichtiger Bestandteil des unteren Erdmantels – und für Forscher ein heißer Kandidat für effizientere und billigere Solarzellen.

Durch gezielte Verunreinigung von Perowskit lässt sich dessen Bandlücke steuern, um Solarzellen für verschiedene Wellenlängen zu optimieren
Durch gezielte Verunreinigung von Perowskit lässt sich dessen Bandlücke steuern, um Solarzellen für verschiedene Wellenlängen zu optimieren
( Dennis Schroeder)

Das Mineral Perowskit ist ein wichtiger Bestandteil des unteren Erdmantels – und für Halbleiterforscher ein heißer Kandidat für effizientere und billigere Solarzellen.

2009 untersuchte der japanische Wissenschaftler Tsutomu Miyasaka das photoelektrische Potential von Perowskit, kam aber nur auf eine bescheidene Effizienz von 3,8%. Aber: Durch gezielte Verunreinigung des Materials etwa mit Chlor konnte dieser Wert seitdem auf 16% gesteigert werden. Zum Vergleich: Heutige kommerzielle siliziumbasierte Zellen schaffen rund 20% Effizienz. Dafür waren 20 Jahre Entwicklung notwendig.

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Gezielt verunreinigtes Perowskit zeichnet sich durch eine große Diffusionslänge aus. Das heißt, dass sich durch Lichteinfall freiwerdende Elektronen lang durch das Material bewegen können, ehe sie sich wieder mit Löchern rekombinieren. Das theoretische Effizienzmaximum von Perowskit berechneten Forscher des National Renewable Energy Laboratory (NREL) des US-Energieministeriums mit 31% – oder sogar noch mehr, wenn Zellen, die für unterschiedliche Wellenlängen optimiert wurden, kombiniert werden.

Dazu kommt: Eine Solarzellenfertigung auf Basis von Perowskit könnte deutlich einfacher und billiger sein als die heutige Produktion. Perowskit lässt sich leicht in einer Lösung herstellen und etwa in einem Druckprozess auf ein flexibles Substrat aufbringen. //PK

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