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Kostengünstige Perwoskit-Solarzellen Rolle-zu-Rolle-Fertigung bringt 25-Prozent-Wirkungsgrad in greifbare Nähe

Von Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter 1 min Lesedauer

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Zur Projekthalbzeit hat das PEARL-Konsortium Fortschritte in der Entwicklung flexibler Perowskit-Solarzellen erzielt. Durch die Integration moderner Rolle-zu-Rolle-Fertigungsmethoden kommen die Projektpartner dem Ziel eines Wirkungsgrades von 25 % näher.

Flexible Rolle-zu-Rolle-Verarbeitung von Perowskit-Solarzellen in der Pilotlinie von VTT. Zur Halbzeit der dreijährigen Projektlaufzeit konnte das PEARL-Konsortium Fortschritte bei der Effizienz erzielen.(Bild: VTT Oy)
Flexible Rolle-zu-Rolle-Verarbeitung von Perowskit-Solarzellen in der Pilotlinie von VTT. Zur Halbzeit der dreijährigen Projektlaufzeit konnte das PEARL-Konsortium Fortschritte bei der Effizienz erzielen.
(Bild: VTT Oy)

Konventionelle Silizium-Solarzellen dominieren den Markt der Photovoltaik. Allerdings bieten Perowskit-Materialien höhere Wirkungsgrade, sind flexibler in der Anwendung und das bei geringeren Kosten. Bislang galten jedoch mangelnde Stabilität und Haltbarkeit als größte Hürden beim Einsatz von Perowskit-Materialien. Hinzu kommt, dass neue Perowskit-Zellen häufig rasch an Leistungsfähigkeit verlieren.

Projektziel: Wirkungsgrad von über 25 Prozent bei Perowskit-Solarzellen

Das Projekt PEARL (Flexible Perovskite Solar Cells with Carbon Electrodes) adressiert die genannten Schwächen durch Integration von Kohlenstoffelektroden, die kostengünstig, prozesssicher und besonders langlebig sind. Angestrebt werden ein Wirkungsgrad von über 25 %, Produktionskosten unter 0,3 Euro/Wp und eine CO₂-Bilanz von weniger als 0,01 kg CO₂eq/kWh. Das erfolgt alles mittels skalierbarer, umweltfreundlicher Rolle-zu-Rolle-Prozesse.

Fortschritte bei der Steigerung der Effizienz

Zur Halbzeit konnte das PEARL-Konsortium innerhalb der dreijährigen Projektlaufzeit bereits bedeutende Fortschritte in Richtung kostengünstiger, flexibler Perowskit-Solarzellen mit Kohlenstoffelektroden verkünden. Dazu gehören im Wesentlichen die Leistungsträger wie das spanische ICIQ mit einer Effizienz von 21,6 %, das durch molekulare Oberflächenpassivierung erreicht wurde. Auch die Universität Rom Tor Vergata konnte die Effizienz auf 17,03 % durch umweltfreundlichere Lösungsmittel steigern. Das finnische VTT und das niederländische TNO erweiterten Rolle-zu-Rolle-Prozesse auf größere Formate und entwickelten Minimodule mit einer Fläche von 36 cm².

Durch die entwickelte Verkapselung sind die Zellen über 2.000 Stunden unter hohen Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen stabil. Das ist bereits ein erheblicher Fortschritt in Richtung Marktreife. Die Koordinatorin des Projekts Dr. Riikka Suhonen vom VTT: „Unsere Ergebnisse bringen uns dem 25 %-Effizienzziel näher und bieten Lösungen für kostengünstige, leistungsstarke Solaranwendungen.“ Im Fokus der zweiten Projektphase stehen die Optimierung der R2R-Fertigungsprozesse und Tests größerer Module für den Außeneinsatz, wobei die Umweltziele weiterhin priorisiert werden. (heh)

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