Australisches Solarteam übertrifft Meilenstein bei Perowskit-Effizienz und tritt dem globalen Eliteclub bei
Australische Wissenschaftler sind einem Eliteclub von nur acht Wissenschaftlern weltweit beigetreten und haben eine Perowskit-Solarzelle hergestellt, die eine Effizienz von 30 Prozent erreichen kann.
Unter der Leitung der renommierten Professorin Anita Ho-Baillie von der Universität Sydney wurde die Arbeit des Sydneyer Teams vom US-amerikanischen National Renewable Energy Laboratory (NREL) gewogen und gemessen.
„Es zeigt, dass wir in der Lage sind, Hochleistungszellen herzustellen. Der nächste Schritt, den wir erreichen werden, ist eine höhere Leistung, entweder durch Doppel- oder Dreifachübergang“, sagt Ho-Baillie.
„Dreifachübergang hat eine theoretische Effizienz von etwa 50 Prozent. Und wir arbeiten auch daran, sicherzustellen, dass das Perowskit so lange hält wie Siliziumzellen.“
Die Forscher aus Sydney bauten eine monolithische Perowskit-Si-Tandem-Solarzelle, bei der Lithium-Eisen durch Morpholiniumbromid (MLBr) als Perowskitmaterial ersetzt wurde.
Sie beschichteten die Siliziumplatte mit Perowskit, um eine Doppelübergangszelle herzustellen – das heißt, wenn ein weiteres lichtabsorbierendes Material auf das Silizium gestapelt wird.
„Wir fertigen das direkt auf dem Silizium“, sagt Ho-Baillie.
„Doppelübergang hat eine theoretische Grenze von etwa 40 Prozent, also haben wir noch ein gutes Stück vor uns, aber das NREL-Ergebnis ist ein sehr guter Meilenstein.“
Nur acht andere Gruppen auf der ganzen Welt haben im NREL-Labor die 30-Prozent-Schwelle übertroffen.
Es ist eine aufwändige Übung, denn die Teams müssen eine Zelle haben, von der sie in ihren eigenen Labors überzeugt sind und die stabil genug ist, um die Reise in die USA zu überstehen und zu warten, bis sie an der Reihe sind, unter der Prüfmaschine.
Ho-Baillies Team arbeitet mit SunDrive zusammen, um eine Zelle zu entwickeln, die in einer kommerziellen Produktionsanlage leicht repliziert werden kann. Das bedeutet, eine Zelle zu entwerfen, die mindestens 15 Jahre lang garantiert werden kann und 25 Jahre lang funktioniert, aber auch relativ einfach herzustellen ist. Aus diesem Grund verwendeten sie eine dünne Schicht Perowskitmaterial über dem Silizium.
Ihr Team erhielt 2020 ein Stipendium in Höhe von 2,5 Millionen US-Dollar, um die Effizienz und Haltbarkeit von Silizium-Perowskit-Photovoltaikzellentechnologien zu verbessern, kurz nachdem Ho-Baillies Gruppe einen wichtigen Meilenstein in Bezug auf die Haltbarkeit von Silizium-Perowskit erreicht hatte.
Wettlauf um die Funktionsfähigkeit von Perowskiten
Eine Reihe von Teams in Australien arbeiten an der Verbesserung verschiedener Elemente von Perowskitzellen.
RMIT-Wissenschaftler arbeiten an Testverfahren, und ein noch nicht umsatzstarkes Startup in Kalifornien namens Caelux untersucht intensiv die Forschung der University of New South Wales, die die Leistungstests einzelner Perowskit-Solarzellen vereinfacht. Dies ist ein Bereich, mit dem sich auch RMIT beschäftigt.
Der westaustralische Graphenlieferant First Graphene, Halocell Energy und die Queensland University of Technology (QUT) erhielten im vergangenen Jahr von der australischen Regierung Fördermittel in Höhe von 2 Millionen US-Dollar, um ultra-preiswerte und flexible Fertigungstechniken für Perowskit-Solarzellen zu kommerzialisieren. Dabei kommt Halocells Roll-to-Roll-Produktionsverfahren (R2R) in seinem Werk in Wagga Wagga zum Einsatz.
Im Ausland haben Microquanta, GCL Perovskite, Utmolight und Oxford PV 100 Megawatt (MW) Pilotfertigungslinien für Perowskit-Zellen in Betrieb genommen, die bis 2030 betriebsbereit sein sollen.
Im Februar gab Oxford PV bekannt, dass es mit einem großen Panel eine Effizienz von 25 Prozent erreicht habe, was an sich schon eine Leistung ist, da die Perowskit-Technologie in der Vergangenheit in kleinen Größen gut funktioniert hat, sich aber nur schwer skalieren ließ.
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