Dank eines neuartigen Aufbaus erreicht die von NREL-Forscher:innen entwickelte Perowskit-Solarzelle einen zertifizierten Wirkungsgrad von 24 %. Das ist laut NREL der höchste gemeldete Wert dieser Art. Die hocheffiziente Solarzelle behielt auch nach 2.400 Betriebsstunden bei 55 Grad Celsius 87 % ihres ursprünglichen Wirkungsgrads.

Die Forschung im Bereich der Perowskit-Solarzellen hatte sich zuletzt weitgehend darauf konzentriert, wie man ihre Stabilität erhöhen kann. „Einige Leute können Perowskite mit hoher Stabilität nachweisen, aber der Wirkungsgrad ist geringer“, sagt Kai Zhu, ein leitender Wissenschaftler im Chemistry and Nanoscience Center des NREL. „Gleichzeitig eine hohe Effizienz und eine hohe Stabilität zu haben, ist eine Herausforderung.“

NREL Perowskit-Solarzelle mit invertierter Architektur

Die Forscher:innen verwenden eine invertierte Architektur und nicht die „normale“ Architektur, die bisher die höchsten Wirkungsgrade erzielt hat. Der Unterschied zwischen den beiden Typen besteht darin, wie die Schichten auf das Glassubstrat aufgebracht werden. Die invertierte Perowskit-Architektur ist für ihre hohe Stabilität und die Integration in Tandem-Solarzellen bekannt. Das vom NREL geleitete Team fügte auch das Molekül 3-(Aminomethyl)pyridin (3-APy) zur Oberfläche des Perowskits hinzu. Das Molekül reagiert mit der Formamidinium-Gruppe innerhalb des Perowskits und erzeugt ein elektrisches Feld auf der Oberfläche der Perowskitschicht. „Das gab uns plötzlich einen enormen Schub, nicht nur in Bezug auf die Effizienz, sondern auch auf die Stabilität“, so Zhu.

Die Wissenschaftler berichten, dass die reaktive 3-APy-Oberflächentechnik den Wirkungsgrad einer invertierten Zelle von weniger als 23 % auf mehr als 25 % verbessern kann. Sie stellten außerdem fest, dass die reaktive Oberflächentechnik ein effektiver Ansatz ist, um die Leistung von invertierten Zellen „auf ein neues, modernes Niveau von Effizienz und Betriebssicherheit“ zu bringen. Die Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der University of Toledo, der University of Colorado-Boulder und der University of California-San Diego durchgeführt.

3.9.2022 | Quelle: NREL | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH