Michael Saliba, der Leiter des Instituts für Photovoltaik an der Universität Stuttgart, weist auf die immense Bedeutung von Perowskit-Solarzellen für eine nachhaltige Energiewende hin. Die Materialien, deren Struktur an Kristalle erinnern, bieten eine vielversprechende Grundlage für die Entwicklung von Solarzellen und Halbleitern, da sie effizient Sonnenlicht absorbieren und in elektrischen Strom umwandeln können. Die Produktionsmethoden ähneln Drucktechniken, die bereits aus der Zeitungsproduktion bekannt sind. Dies macht die Herstellung potenziell kostengünstiger als bei herkömmlichen Silizium-Solarzellen, die extrem reine Materialien benötigen. Perowskite hingegen sind tolerant gegenüber Verunreinigungen, was ihre Anwendung erheblich erleichtert, wie uni-stuttgart.de berichtet.
Die Forschung an Perowskiten konzentriert sich auch auf die Stabilisierung dieser Materialien, da sie gegenüber Wasser, Sauerstoff und Licht anfällig sind. Erste Module wurden bereits produziert und auf dem Dach des Instituts installiert, jedoch wird die breite Markteinführung Zeit benötigen. In den kommenden 20 Jahren sind insgesamt 10.000 bis 20.000 Satelliten für den niedrigen Erdorbit geplant, an denen das ATLAS Sonderforschungsprojekt in Stuttgart forscht. Die ersten Perowskite werden voraussichtlich bereits nächstes oder übernächstes Jahr ins Weltall gesendet.
Technologische Fortschritte und Wirkungsgrade
Perowskit-Solarzellen zeichnen sich durch hohe Wirkungsgrade und flexible Einsatzmöglichkeiten aus. Im Labor wurden Prototypen mit Wirkungsgraden von bis zu 26,95 Prozent entwickelt. Die Kombination von Perowskiten mit Silizium in Tandemzellen hat sogar Wirkungsgrade von über 30 Prozent erreicht, in Einzelfällen bis zu 34,6 Prozent. Diese Technologie nutzt verschiedene Lichtbereiche effizienter und könnte die vielversprechendste Innovation für die Photovoltaik und die Energiewende darstellen, wie das Wissenschafts-Media-Center zusammenfasst.
Ein Langzeittest in Berlin zeigt, dass die Leistung der Perowskiten im Sommer stabil bleibt, während im Winter ein Rückgang von etwa 30 Prozent zu verzeichnen ist, was auf saisonale Schwankungen zurückzuführen ist. Trotz dieser Herausforderungen bestätigten die Langzeittests, dass die Effizienzverluste im Sommer minimal sind und reversible Effizienzänderungen im Tages-Nacht-Zyklus auftreten können.
Marktreife und Herausforderungen
Die ersten Perowskit-Solarzellen haben bereits den Marktzugang gefunden, jedoch werden sie aufgrund ihrer Langzeitstabilität und der Notwendigkeit, ihre Beständigkeit im Freiland zu beweisen, weiterhin untersucht. Es gibt wirtschaftliche Vorteile durch die günstigen Herstellungskosten und den niedrigen Energieverbrauch, aber die Forschung ist weiterhin gefordert, um die Materialien umweltfreundlicher und langlebiger zu gestalten. Die Verwendung von Blei im Herstellungsprozess ist eine signifikante Umweltproblematik, die es zu adressieren gilt, um einen nachhaltigen Einsatz zu gewährleisten.
Darüber hinaus strebt die Forschung an, bleifreie Alternativen zu entwickeln, die das Potenzial von Perowskiten weiter aufwerten könnten. Die Herausforderungen, wie Effizienzverluste in den frühen Stadien und die Empfindlichkeit der Materialien gegenüber Feuchtigkeit, müssen ebenfalls angegangen werden, um die breite Anwendung von Perowskit-Lösungen zu realisieren, was in einem Dokument des Forum Verlags näher beleuchtet wird.
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass Perowskit-Solarzellen trotz bestehender Herausforderungen durch ihre hohe Effizienz, Kosteneffizienz und flexible Materialeigenschaften einen Schlüsselfaktor für die nächste Generation der Photovoltaik darstellen. Verbesserungen in der Stabilität und beim Verständnis der saisonalen Dynamik sind entscheidend, um das volle Potenzial dieser Technologie auszuschöpfen und einen bedeutenden Beitrag zur Energiewende zu leisten.
