Dr. Afshan Jamshaid, eine Postdoc-Forscherin aus Pakistan, und Asfaw Assegde, ein Forscher aus Äthiopien, arbeiten am Institut für Photovoltaik (ipv) an der Universität Stuttgart. Dieses Institut ist bekannt für seine führende Rolle in der Entwicklung von Photovoltaik-Technologie. Assegde ist auf die Stabilitätsverbesserung von Perowskit-Solarzellen und die kompositionelle Ingenieurtechnik spezialisiert und hat das Ziel, anorganische transparente Solarzellen zu entwickeln, die künftig als Fenster in Haushalten dienen sollen. Er wuchs in einem Gebiet ohne Elektrizität auf und weiß, wie wertvoll die Sonnenenergie, besonders in Regionen mit wenig Zugang zu Strom, sein kann.
Assegde hebt auch hervor, wie wichtig es ist, dass Deutschland eine hohe Qualität an wissenschaftlichen Instrumenten und Einrichtungen bietet. Er plant, in den nächsten zehn Jahren nach Äthiopien zurückzukehren, um dort ein Forschungszentrum für erneuerbare Energien aufzubauen. Darüber hinaus hat er den Wunsch, ein Start-up zu gründen, um seine Forschungsergebnisse praktisch umzusetzen. Stuttgart, bekannt für seine Kombination aus Stadt- und Naturleben, bietet ihm die nötige Inspiration, nicht zuletzt dank der Nähe zum Schwarzwald und der Verfügbarkeit von Halal-Lebensmitteln.
Die Schlüsseltechnologie: Perowskit-Solarzellen
Perowskit-Solarzellen gelten als Schlüsseltechnologie für die Energiewende. Seit 2009 haben sie ihre Effizienz von lediglich 3% auf über 31% steigern können, was ihr Potenzial als nachhaltige Lösung für die Solarenergie unterstreicht. Ihre Einzigartigkeit liegt in der Kristallstruktur, die organische und anorganische Komponenten kombiniert. Diese Technologie ermöglicht eine Hochflexibilität und eine vielseitige Materialzusammensetzung, die entscheidende Vorteile gegenüber traditionellen Solarzellen bietet.
Das U.S. Department of Energy (DOE) unterstützt die Forschungs- und Entwicklungsprojekte zur Effizienzsteigerung und Lebensdauer von Metallhalogenid-Perowskit-Solarzellen. Das Ziel ist, die Kommerzialisierung dieser Technologie zu beschleunigen und die Produktionskosten signifikant zu senken. Perowskite stellen das Hauptabsorptionsmaterial oder die „aktive Schicht“ in diesen Solarzellen dar, was bedeutet, dass sie Licht absorbieren und dadurch geladene Teilchen anregen, die elektrische Energie erzeugen.
Vergleich mit traditionellen Solarzellen
- Wirkungsgrad: Perowskit bis zu 25%, traditionelle etwa 15-20%
- Produktionskosten: Perowskit deutlich günstiger
- Flexibilität: Perowskit sehr hoch, traditionelle begrenzt
Die Vorteile von Perowskit-Solarzellen sind nicht zu übersehen: Sie bieten eine höhere Effizienz und Leistung, eine signifikant niedrigere Produktionskosten und vielfältige Anwendungsmöglichkeiten, von tragbaren Geräten bis hin zu architektonischen Lösungen. Dennoch stehen sie vor Herausforderungen wie Langzeitstabilität und Empfindlichkeit gegenüber feuchten Umgebungen. Zudem gibt es Bedenken hinsichtlich der Toxizität bestimmter Materialien.
Aktuelle Entwicklungen zeigen, dass Unternehmen wie Oxford PV, CubicPV und Saule Technologies an Fortschritten in der Technologie arbeiten. Pilotprojekte belegen bereits das Potenzial für kommerzielle Anwendungen.Solar Online prognostiziert, dass die Marktgröße für Perowskit-Solarzellen von 301,3 Millionen USD im Jahr 2023 auf über 15 Milliarden USD bis 2031 ansteigen könnte, was ein jährliches Wachstum von 64,61% bedeutet.
Die Forschung zur Perowskit-Technologie könnte somit nicht nur die Solarenergie revolutionieren, sondern auch einen entscheidenden Beitrag zur Reduktion von CO₂-Emissionen leisten. Verbraucher können sich auf eine höhere Kosteneffizienz und verbesserte Energieausbeute freuen. Das U.S. Department of Energy zeigt sich optimistisch hinsichtlich der Integration dieser Technologie in bestehende Systeme, was den globalen Energiemix nachhaltig verändern könnte.
