Bessere Perowskit-Solarzellen durch molekulare Anpassung der Grenzflächen
Eine neue Methode der LMU München verbessert die Effizienz und Stabilität von Perowskit-Solarzellen, indem die Oberfläche der Elektroden gezielt verändert wird. Dank ihrer hohen Widerstandsfähigkeit gegenüber extremen Temperaturen könnten die Zellen künftig auch in der Raumfahrt eingesetzt werden.
Symbolbild: pexels.com/SpaceX
Forschende der Ludwig-Maximilians-Universität München haben eine Methode vorgestellt, mit der sich moderne Perowskit-Solarzellen effizienter und stabiler machen lassen. Im Fachjournal Advanced Energy Materials beschreiben sie eine gezielte Behandlung der Elektrodenoberfläche, die die Leistungsfähigkeit der Bauteile verbessert. Besonders interessant ist das auch für die Raumfahrt: In Tests hielten die Solarzellen extremen Temperaturschwankungen von minus 80 bis plus 80 Grad Celsius stand – Bedingungen, wie sie etwa im All auftreten. Damit könnten die Zellen künftig auch für Satelliten oder andere Anwendungen jenseits der Erde infrage kommen.
Bisherige Probleme und neuer Ansatz
Um zu verstehen, warum das relevant ist, lohnt ein Blick auf die bisherigen Herausforderungen. Perowskit-Solarzellen gelten als vielversprechend, weil sie Sonnenlicht besonders effizient in Strom umwandeln können. Ein zentraler Baustein sind dabei hauchdünne Zwischenschichten aus Molekülen, die elektrische Ladungen von der aktiven Schicht zur Elektrode leiten. Genau an dieser Grenzfläche kam es bislang oft zu Verlusten. Ein Grund: Die Moleküle lagern sich nicht immer gleichmäßig an, was die Leistung und Lebensdauer der Solarzellen beeinträchtigt.
Hier setzt die neue Methode an. Statt neue Materialien zu entwickeln, haben die Forschenden die Oberfläche der Elektrode so verändert, dass sich die Moleküle besser anordnen können. Entscheidend ist dabei ein ausgewogenes Verhältnis bestimmter Sauerstoffverbindungen auf der Oberfläche. Das widerspricht der bisherigen Annahme, dass möglichst viele dieser Verbindungen automatisch zu besseren Ergebnissen führen.
Die Folge der optimierten Oberfläche: Der Stromfluss innerhalb der Solarzelle wird effizienter, die Leistung steigt und die Ergebnisse werden verlässlicher reproduzierbar. Gleichzeitig erhöht sich die Lebensdauer der Bauteile. Die Methode funktioniert zudem mit verschiedenen Zelltypen und Herstellungsverfahren, was sie für eine spätere industrielle Nutzung interessant macht.