Warum Perowskit in der Welt der Solartechnik so angesagt ist

Das Wort ist schwer auszusprechen und zu schreiben, aber „Perowskit“ sollte sich merken, wer an fossilfreier, erneuerbarer Energie interessiert ist. In Japan hoffen Wissenschaft und Staat, dass dieses Material die Energieerzeugung des Landes steigern kann. Britische Wissenschaftler in Oxford untersuchen den Einsatz winziger Perowskit-Solarzellen in Elektrokleingeräten. Verschiedene Forschungsinstitute berichten bei Perowskit-Solarzellen von Wirkungsgraden von über 26 Prozent.

An der Universität Linköping in Schweden leitet Professor Feng Gao eine dynamische Forschungsgruppe, die sich mit organischen und Perowskit-Halbleitern befasst. 

Professor Feng Gao, Foto: Thor Balkhed, Linköping University.

„Perowskite sind eine neue Materialgeneration für Solarzellen. Sie sind kostengünstig, leicht herzustellen und ergeben Solarzellen mit hohem Wirkungsgrad. Sie können auch in verschiedenen Farben gefertigt werden – ein ästhetischer Vorteil bei gebäudeintegrierter Photovoltaik. Mit Perowskiten lassen sich auch flexible Solarzellen herstellen, die leicht auf verschiedene Oberflächen montierbar sind“, erklärt Professor Feng Gao gegenüber THE EDIT. 

Warum sind Perowskite für die Energiewende wichtig?  

"Perowskit-Solarzellen haben eine kurze Energierückgewinnungszeit. Es dauert nur wenige Monate, um die für die Herstellung von Perowskit-Solarzellen erforderliche Energie zu erzeugen; bei Silizium-Solarzellen beträgt dieser Wert mehr als ein Jahr. Aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften (z. B. geringes Gewicht, farblich vielseitig, flexibel) können Perowskit-Solarzellen dort eingesetzt werden, wo es für herkömmliche Solarzellen schwierig wird. Perowskit-Solarzellen lassen sich auch mit anderen Solarzellen zu Tandem-Solarzellen kombinieren, wodurch noch höhere Wirkungsgrade bei der Stromumwandlung erzielbar sind.“ 
  
Als er von THE EDIT für dieses Interview kontaktiert wurde, verriet Professor Feng Gao, dass er und sein Team bahnbrechende Neuigkeiten in Bezug auf Perowskite als Material für die Energiewende hätten – mit Ergebnissen, die kurz vor der Veröffentlichung in Nature, der weltweit führenden multidisziplinären Wissenschaftszeitschrift, stünden. 
 
„Unsere neuesten Ergebnisse zeigen, dass wir alle Komponenten degradierter Perowskit-Solarzellen unter Nutzung umweltfreundlicher Lösungsmittel recyceln können. Neue Perowskit-Solarzellen, die aus den recycelten Solarzellen hergestellt werden, weisen einen ebenso hohen Wirkungsgrad auf wie solche aus Neumaterial. Wir können diesen Recyclingprozess sogar mehrfach wiederholen. Diese Ergebnisse werden demnächst in Nature veröffentlicht“, sagt Feng Gao gegenüber THE EDIT. 

Gerrit Boschloo, Professor an der Fakultät für Chemie der Universität Uppsala in Schweden, interessiert sich ebenfalls für das Material. Seine Abteilung setzt Perowskit seit 2012 in verschiedenen Projekten ein. Für Boschloo liegt das größte Potenzial von Perowskit darin, dass vieles noch unerforscht ist. Während bei herkömmlichen Silizium-Solarzellen genau bekannt ist, wo wir stehen, scheint Perowskit endlose Möglichkeiten zu bieten.

„Silizium-Solarzellen funktionieren zufriedenstellend, aber wir haben sie so weit ausgereizt, wie es nur geht. Perowskite könnten noch besser und wirkungsvoller sein. Für mich als Wissenschaftler ist das sehr spannend“, sagt Gerrit Boschloo.  

Was sind „Tandem“-Solarzellen und warum gibt es sie?

Solarzellen haben einen noch höheren Wirkungsgrad, wenn eine Perowskit-Zelle auf eine Siliziumzelle gesetzt wird, weil die Perowskit-Zelle einen Teil des Sonnenlichts durchlassen kann. Bei dieser Methode könnte die Perowskit-Zelle beispielsweise das blaue Licht der Sonne nutzen, während die darunter liegende Siliziumzelle das rote Licht aufnimmt. „Mit einer Perowskit-Zelle kann man steuern, wie viel Licht durchgelassen wird, so dass die Perowskit- und die Silizium-Zelle die gleiche Lichtmenge erhalten“, sagt Gerrit Boschloo.