Solarzellen der nächsten Generation

Der Wettkampf zwischen den führenden Unternehmen weltweit, um den Wirkungsgrad von Solarzellen zu erhöhen, ist intensiver denn je. Unternehmen aus den USA, Europa und Asien investieren erhebliche Ressourcen in Forschung und Entwicklung, um die effizientesten und kostengünstigsten Solarzellen zu produzieren. Besonders vielversprechend sind dabei Perowskite, eine Materialklasse, die in den letzten Jahren aufgrund ihrer hohen Effizienz in der Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie ins Rampenlicht gerückt ist.

Energiewende mit Perowskitzellen
Photovoltaikmodule bestehen in der Regel aus drei Schichten: einer positiv, einer negativ geladenen, und einer Grenzschicht. Wenn Sonnenstrahlen auf die Solarzelle treffen, regen die Photonen Elektronen im Modul an, wodurch Spannung entsteht (Photoeffekt), die in Solarstrom umgewandelt wird. Perowskitzellen enthalten Materialien mit positiven und negativen Ladungen, sodass der dreilagige Aufbau nicht mehr notwendig ist. Dennoch haben moderne Perowskit-Solarzellen spezielle Strukturen, um Sonnenlicht optimal zu absorbieren. Ihr Wirkungsgrad liegt inzwischen bei über 25 %, nahe dem von Siliziumzellen. Perowskit-Solarzellen können zudem auf flexible Substrate aufgebracht werden, was neue Anwendungen in der Gebäudeverkleidung und tragbaren Elektronik ermöglicht. Ihre Herstellung ist kostengünstiger und weniger energieintensiv im Vergleich zu herkömmlichen Silizium-Solarzellen, was sie zu einer attraktiven Option für die Massenproduktion macht.

Weiterentwicklung mit dem XRDynamic 500
Gleicher Wirkungsgrad wie Silizium (mit steigender Tendenz), hohe Flexibilität und Herstellung ohne Abhängigkeit von chinesischen Rohstoffen – bei all diesen Vorteilen stellt sich die Frage, warum Perowskitzellen den Markt noch nicht erobert haben. Der Hauptgrund ist ihre bisher mangelnde Langlebigkeit. Mit den etablierten Silizium-Modulen, die in etwa 25 Jahre halten, können die Perowskit-Solarzellen noch nicht mithalten, Forscherinnen und Forscher arbeiten intensiv daran, dieses Problem zu lösen. Ein entscheidendes Werkzeug in der Forschung an Perowskiten ist das XRDynamic 500 von Anton Paar. Dieses hochentwickelte Röntgendiffraktometer wird eingesetzt, um die Kristallstrukturen der Perowskite genau zu analysieren. Durch die detaillierte Untersuchung können die Materialeigenschaften gezielt optimiert werden, um die Effizienz der Solarzellen weiter zu steigern. Expertinnen und Experten rechnen mit einem Markteintritt von Perowskitzellen in etwa zwei bis fünf Jahren rechnen, da die Entwicklung schnell vorangeht – auch wegen dem XRDynamic 500 von Anton Paar.