Forscher drucken Supersize-Solarzellen

Ein Perowskit-Solarmodul von der Grösse eines A4-Blattes, also fast sechsmal grösser als die bisher gefertigten Module dieses Typs, wurde von Forschern an der Universität Swansea entwickelt. Sie verwendeten dazu simple und kostengünstige Druckmethoden, und ihre bahnbrechende Arbeit zeigt: die Technologie kann auch im grösseren Rahmen funktionieren und ist wirtschaftlich interessant.

Quelle: Specific Innovation and Knowledge Centre, Swansea University

Eine Solarzelle, so gross wie ein Blatt Papier: Das schafften Forscher der Universität Swansea.

Jede der individuellen Zellen im Modul ist aus Perowskit, einem Stoff, derfür Solarzellenforscher immer interessanter wird. Er ist einfacher und günstiger in der Herstellung als Silizium, der bisherige Spitzenreiter unter den Solarzellenmaterialien, und ausserdem sehr effizient:Perowskit-Zellen erreichen PCE (Power Conversion Efficiency)-Werte von bis zu 22%. Das Swansea-Team verwendetefür seineSupersize-Zelle einen bestehenden Zelltyp, eine Karbon-Perowskit-Solarzelle aus verschiedenen Schichten (Titan, Zirkonia und Kohlenstoff), die alle druckbar sind; der Durchbruch dabei besteht darin, dass die Forscher den Druckprozess auf Glassubstrat in A4-Grösse optimiert haben.

Siestellten mittels Registrierungsmethode sicher, dass die gemusterten Schichten perfekt aufeinander passen, und der gesamte Herstellungsprozess läuftan der Luft ab. Er erfordertsomit nicht die kostspielige Hoch-Vakuum-Umgebung, die für Siliziumzellenherstellung notwendig ist. Die hohe Effizienzrate unter Innenbeleuchtung zeigt ausserdem, dass diese Technologie nicht nur für die Energiegewinnung im Aussenbereich, sondern auch zum Betrieb kleiner elektronischer Geräte – wie etwa Smartphones oder Sensoren – im Innenbereich verwendet werden könnte.

Quelle: Specific Innovation and Knowledge Centre, Swansea University

Das stolze Team mit der Riesensolarzelle.

Dr. Francesca De Rossi, Technology Transfer Fellow amSpecific Innovation and Knowledge Centre der Universität Swansea, sagt: «Unsere Arbeit zeigt, dass Perowskit-Solarzellen gute Leistungen erbringen, selbst wenn sie in grösseren Formaten produziert werden als bisher üblich. Das ist von grosser Wichtigkeit, um sie für die industrielle Herstellung attraktiv zu machen. Der Schlüssel zu unserem Erfolg lag im Schirmdruckverfahren. Wir haben dieses optimiert um Fehler zu vermeiden, die normalerweise beim Druck solch grosser Flächen entstehen. Die Lagegenauigkeit der Schichten und Ausrichtung der Blocker-Schicht haben zu besserer Verbindung der Zellen und einer allgemeinen Leistungssteigerung geführt. Es gibt immer noch viel zu tun, zum Beispiel bei der Vergrösserung der aktiven Zone – also dem Anteil der Substratoberfläche, der tatsächlich zur Stromproduktion verwendet wird. Wir arbeiten bereits daran. Aber das hier ist ein wichtiger Durchbruch für unser Team, der den Weg für künftige Solarzellengenerationen ebnet.» (mgt/lfr)