Überall anbringbar

Flexible Solarzelle mit hoher Effizienz enthüllt

Shuaifeng Hu mit der neuen Solarzelle auf Perowskit-Basis(Bild: Martin Small)

Wissenschaftler der Universität Oxford haben eine neue Tandem-Solarzelle auf Basis von Perowskiten entwickelt, die dünn und flexibel genug ist, um auf nahezu sämtlichen Oberflächen angebracht zu werden, wie es in einer Mitteilung der Uni heißt. Dabei soll die neue Solarzelle leistungsfähiger als derzeitige Zellen auf Siliziumbasis sein.

Das neue Material sei zum ersten Mal dünn und flexibel genug, um auf der Oberfläche fast aller Gebäude oder gewöhnlichen Gegenstände angebracht zu werden, so die Universität in einer Mitteilung. Mit der entwickelten Technik, bei der mehrere lichtabsorbierende Schichten in einer Solarzelle gestapelt werden, habe man zudem einen größeren Bereich des Lichtspektrums nutzbar gemacht, sodass aus der gleichen Menge Sonnenlicht mehr Strom erzeugt werden könne.

Das ultradünne Material wurde demnach von unabhängiger Seite für eine Energieeffizienz von über 27 Prozent zertifiziert und erreicht damit erstmals die Leistung herkömmlicher, einschichtiger, energieerzeugender Materialien, die als Silizium-Photovoltaik bekannt sind. Das japanische National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) erteilte die Zertifizierung noch vor der Veröffentlichung der wissenschaftlichen Studie der Forscher im Laufe dieses Jahres.

Wirkungsgrad von 45 Prozent möglich
„In den nur fünf Jahren, in denen wir mit unserem Stapel- oder Mehrfachverbindungsansatz experimentiert haben, konnten wir den Wirkungsgrad der Energieumwandlung von etwa sechs Prozent auf über 27 Prozent steigern, was nahe an der Grenze dessen liegt, was die Einschicht-Photovoltaik heute erreichen kann“, so Dr. Shuaifeng Hu, Post-Doktorand an der Oxford University Physics. „Wir glauben, dass mit diesem Ansatz im Laufe der Zeit weitaus höhere Wirkungsgrade von über 45 Prozent erreicht werden können.“

Im Vergleich dazu liege der Wirkungsgrad heutiger Solarpaneele bei etwa 22 Prozent, so die Universität. Aber auch die Vielseitigkeit des neuen, ultradünnen und flexiblen Materials ist entscheidend: Mit einer Dicke von etwas mehr als einem Mikrometer ist es fast 150 Mal dünner als ein Silizium-Wafer. Im Gegensatz zur bisherigen Photovoltaik, die in der Regel auf Siliziumplatten aufgebracht wird, könne dieses Material daher auf fast jeder Oberfläche angebracht werden.

„Billiger Solarstrom“
Die Forscher glauben, dass ihr Ansatz die Kosten der Solarenergie weiter senken und sie zur nachhaltigsten Form der erneuerbaren Energie machen wird. Seit 2010 sind die weltweiten Durchschnittskosten für Solarstrom um fast 90 Prozent gesunken, sodass er fast ein Drittel billiger ist als der aus fossilen Brennstoffen erzeugte Strom. Innovationen versprechen weitere Kosteneinsparungen, da neue Materialien wie Dünnschicht-Perowskit den Bedarf an Siliziumpaneelen und speziell gebauten Solarparks verringern.

„Wir können uns vorstellen, dass Perowskit-Beschichtungen auf einer Vielzahl von Oberflächen angebracht werden, um billigen Solarstrom zu erzeugen, zum Beispiel auf dem Dach von Autos und Gebäuden und sogar auf der Rückseite von Mobiltelefonen. Wenn auf diese Weise mehr Solarenergie erzeugt werden kann, werden wir längerfristig weniger Siliziumpaneele verwenden oder mehr und mehr Solarparks bauen müssen“, fügte Dr. Wang hinzu.