Neue Beschichtung deckt die letzte Achillesferse von Perowskit-Solarzellen ab

Perowskit gewinnt im Solarzellenbereich schnell gegenüber Silizium, hat jedoch einen großen Nachteil: die Haltbarkeit. Nun hat sich gezeigt, dass Perowskit-Solarzellen nach 1.000 Betriebsstunden weiterhin mit 99 % ihrer Effizienz arbeiten.

Silizium-Solarzellen hatten vielleicht einen Vorsprung von mehreren Jahrzehnten, aber Perowskit schließt die Lücke nach nur etwa 15 Jahren schnell auf. Seine Effizienz nähert sich nicht nur der von Silizium an, sondern es ist auch billiger, leichter und flexibler.

Aber es gibt natürlich einen Haken: Perowskite neigen dazu, zu zerfallen, wenn sie den Elementen ausgesetzt werden, was nicht ideal für Geräte ist, die dafür ausgelegt sind, jahrzehntelang den ganzen Tag, jeden Tag, in der Sonne zu bleiben. Wissenschaftler haben unter anderem damit experimentiert, sie zu verstärken, indem sie sperrige Moleküle, 2D-Zusätze, Kohlenstoff-Nanopunkte aus Haaren oder Quantenpunkte hinzugefügt haben.

Nun hat ein Team einen neuen Klebstoff zum Schutz von Perowskiten eingesetzt. Es heißt BondLynx und wurde ursprünglich vom kanadischen Materialunternehmen XlynX für andere Zwecke hergestellt, bevor es an Solarzellen getestet wurde.

Das Problem mit Perowskiten beginnt, wenn organische Bestandteile im Material durch Hitze und Licht aktiviert werden und entweichen können, wodurch der Perowskit geschwächt wird und andere Materialien in der Solarzelle beschädigt werden. BondLynx ist ein Vernetzer, der chemische kovalente Bindungen mit diesen organischen Komponenten bildet, wodurch verhindert wird, dass sie sich lösen, und die Effizienz verringert wird.

Das Team behandelte Perowskit-Solarzellen mit BondLynx und setzte sie dann langfristig Hitze und Licht aus, um zu sehen, wie gut sie im Vergleich zu unbehandelten Solarzellen abschneiden. Die Solarzellen hatten zu Beginn einen Wirkungsgrad von 24 % und behielten davon nach 1.000 Stunden ununterbrochener Einwirkung von simuliertem Sonnenlicht fast 99 % bei. Im Vergleich dazu verloren unbehandelte Solarzellen unter gleichen Bedingungen im gleichen Zeitraum 35 % ihres ursprünglichen Wirkungsgrades.

Die Solarzellen wurden außerdem 600 Stunden lang einer konstanten Hitze von 60 °C (140 °F) ausgesetzt. Den mit BondLynx behandelten Exemplaren gelang es, in dieser Zeit fast 98 % ihrer Effizienz beizubehalten, während die Kontrollgruppe 27 % ihrer Effizienz verlor.

Obwohl die Tests nur wenige Monate dauerten, lässt die Tatsache, dass die behandelten Zellen kaum an Effizienz verloren haben, darauf schließen, dass sie deutlich länger durchhalten können. Zusammen mit einer weiteren neuen Beschichtung, die Perowskit-Solarzellen schätzungsweise eine Lebensdauer von 30 Jahren verleiht, könnte dieser mutige neue Anwärter seine Achillesferse geflickt haben und bald Silizium um die Vormachtstellung in der Sonne herausfordern.

Die Forschung wurde in der Zeitschrift Joule veröffentlicht.

Quelle: XlynX