Photovoltaik Dünnschicht-Solarzellen aus Nanokristallen

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KIT Karlsruher Institut für Technologie

Karlsruher Institut für Technologie KIT

Projekt NanoSolar erforscht neue Materialien und verbesserte Herstellungsverfahren für Perowskit-Solarzellen. Wichtigstes Forschungsziel: Ungiftige Metalle sollen die bisher benötigten umweltschädlichen Bleiverbindungen ersetzen.

Der Wirkungsgrad von Solarzellen aus Perowskit hat sich in den vergangenen Jahren sehr schnell verbessert. Auf dem Weg zur Marktreife sind jedoch noch Herausforderungen zu bewältigen. Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) wollen die Entwicklung von Perowskit-Solarzellen vorantreiben.

So lassen sich etwa durch ein besonderes Dünnschichtverfahren Material und Kosten sparen. An Lösungen für die Herstellung der neuen Photovoltaik-Technologie forscht ein interdisziplinäres Wissenschaftler-Team in den kommenden drei Jahren im Projekt NanoSolar.

Perowskit-Solarzellen haben in den vergangenen Jahren eine beispiellose Entwicklung durchlaufen: Innerhalb von nur fünf Jahren wurde ihr Wirkungsgrad erheblich gesteigert, sie setzen mittlerweile über 20 Prozent der Sonnenstrahlung in elektrische Energie um.

Niedrige Materialkosten und ein geringer Materialeinsatz durch Dünnschicht-Technologie machen Perowskit-Solarzellen zu einer vielversprechenden Alternative, mit der die Kosten für die Wandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie gesenkt werden können. Ein entscheidender Nachteil der Technologie ist bislang jedoch die Verwendung von umweltschädlichen Bleiverbindungen zur Herstellung der Perowskit-Kristalle.

Ungiftige Metalle sollen umweltschädlichen Bleiverbindungen einzusetzen

„Wir suchen nach einem Weg, ungiftige Metalle einzusetzen“, sagt Dr. Alexander Colsmann, der am Lichttechnischen Institut des KIT die Abteilung Organische Photovoltaik leitet. „Wenn es gelinge, nachhaltige, umweltfreundliche Herstellungsprozesse für diese neue Technologie zu etablieren, könnten Perowskit-Solarzellen neben der großflächigen Stromerzeugung auch für die dezentrale Energieversorgung genutzt werden,“ so der Physiker.

„Das Material einer Dünnschicht-Solarzelle hat ein homogenes Erscheinungsbild und eignet sich deshalb zum Beispiel als Fassadenverkleidung“, sagt Colsmann. Die Entwicklung umweltfreundlicher Perowskit-Solarzellen sei nicht nur im Sinne der Nachhaltigkeit erforderlich, sondern auch eine wesentliche Voraussetzung für ihren wirtschaftlichen Erfolg.

Am Projekt „NanoSolar – Kontrollierte Abscheidung von Nanokristallen für Perowskit-Solarzellen” sind Wissenschaftler des LTI (Arbeitsgruppe Dr. Alexander Colsmann) und des Instituts für anorganische Chemie (Arbeitsgruppe Professor Dr. Claus Feldmann) am KIT beteiligt.

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