Was sind Perowskite?
Perowskite sind eine vielversprechende Materialklasse, die das Potenzial haben, die Solarbranche zu revolutionieren. Sie sind nach dem russischen Mineralogen Lew Perowski benannt und zeichnen sich durch ihre besondere Kristallstruktur aus. Diese Struktur ermöglicht es ihnen, Licht effizient in elektrische Energie umzuwandeln, wodurch sie eine ernstzunehmende Alternative zu herkömmlichen Silizium-Solarzellen darstellen.
Warum sind Perowskite so interessant für Solarmodule?
Herkömmliche Solarzellen bestehen größtenteils aus Silizium, das aufwendig gewonnen und verarbeitet werden muss. Perowskite hingegen bieten mehrere Vorteile:
Höhere Wirkungsgrade
In den letzten Jahren haben Perowskit-Solarzellen bemerkenswerte Effizienzsteigerungen erreicht. Während herkömmliche Siliziumzellen maximal 26 % Wirkungsgrad erreichen, wurden für Perowskit-Solarzellen bereits Werte von über 30 % in Kombination mit Silizium gemessen.
Günstigere Herstellung
Die Produktion von Silizium-Solarzellen erfordert hohe Temperaturen und energieintensive Verfahren. Perowskite hingegen lassen sich bei niedrigen Temperaturen und mit kostengünstigeren Methoden herstellen, was die Produktionskosten erheblich senkt.
Flexibilität und Vielseitigkeit
Während klassische Solarzellen in starren Modulen verbaut werden, lassen sich Perowskite auf flexible Oberflächen auftragen. Das eröffnet völlig neue Anwendungsmöglichkeiten, von tragbaren Solarpanels bis hin zu transparenten Solarfolien für Fenster.
Die Herausforderungen von Perowskit-Solarzellen
Trotz ihrer Vorteile stehen Perowskit-Solarzellen noch vor einigen Herausforderungen, die vor einer großflächigen Markteinführung gelöst werden müssen:
Stabilität und Lebensdauer
Perowskite sind empfindlich gegenüber Feuchtigkeit, Sauerstoff und hohen Temperaturen, was ihre Lebensdauer verkürzt. Forscher arbeiten an Schutzschichten und neuen Zusammensetzungen, um dieses Problem zu lösen.
Toxizität von Blei
Viele der effizientesten Perowskit-Zellen enthalten Blei, das umweltschädlich ist. Es wird intensiv nach Alternativen gesucht, etwa durch den Einsatz von Zinn als Ersatz.
Skalierbarkeit der Produktion
Während Laborexperimente vielversprechende Ergebnisse liefern, ist es eine Herausforderung, die Produktion von Perowskit-Solarzellen im industriellen Maßstab umzusetzen.
Tandem-Solarzellen: Die Kombination von Silizium und Perowskiten
Eine der vielversprechendsten Anwendungen ist die Kombination von Perowskiten mit herkömmlichen Silizium-Solarzellen. Diese sogenannten Tandem-Solarzellen nutzen das Beste aus beiden Technologien: Siliziumzellen absorbieren den infraroten Teil des Sonnenlichts, während Perowskite das sichtbare Licht besonders gut verwerten. Dadurch können Wirkungsgrade von über 30 % erreicht werden – weit mehr als bei reinen Siliziumzellen.
Wie nah ist die Markteinführung?
Weltweit investieren Universitäten, Forschungsinstitute und Unternehmen große Summen in die Weiterentwicklung von Perowskit-Solarzellen. Erste Pilotanlagen sind bereits in Betrieb, und einige Start-ups arbeiten daran, Perowskit-Solarfolien für Konsumentenprodukte anzubieten. Experten gehen davon aus, dass in den nächsten fünf bis zehn Jahren erste kommerzielle Produkte mit Perowskiten auf den Markt kommen könnten.
Fazit: Die Zukunft der Photovoltaik?
Perowskit-Solarzellen haben das Potenzial, die Solarbranche nachhaltig zu verändern. Sie bieten eine höhere Effizienz, günstigere Produktionskosten und vielseitige Einsatzmöglichkeiten. Bevor sie jedoch den Massenmarkt erobern, müssen Stabilitätsprobleme gelöst und umweltfreundlichere Alternativen für Blei entwickelt werden. Die Forschung schreitet jedoch rasant voran – es ist also nur eine Frage der Zeit, bis Perowskite die Energiegewinnung revolutionieren.
