Forschende der Nanyang Technological University in Singapur (NTU Singapore) haben unter der Leitung von Associate Professor Annalisa Bruno Perowskit-Solarzellen entwickelt, die etwa 10.000-mal dünner als ein menschliches Haar und rund 50-mal dünner als herkömmliche Perowskit-Solarzellen sind.
Die neuen Zellen sind halbtransparent und farbneutral. Sie lassen sich daher fast unsichtbar in Autofenster oder Schiebedächer integrieren, um die Fahrzeugbatterie aufzuladen.
Trotz ihrer geringen Dicke erzielten die Bauelemente einige der höchsten Energieumwandlungswirkungsgrade, die bisher für ultradünne Perowskit-Solarzellen gemeldet wurden.
Zur Herstellung der ultradünnen Zellen nutzte das NTU-Team als Beschichtungsverfahren das thermische Verdampfen ein. Dabei werden Ausgangsmaterialien in einer Vakuumkammer erhitzt, bis sie verdampfen. Der Dampf lagert sich dann auf einer Oberfläche ab, wo er einen dünnen Film bildet.
So ist es möglich, sehr dünne und gleichmäßige Perowskit-Schichten großflächig und in industriellen Maßstab aufzubringen. Außerdem vermeidet es den Einsatz giftiger Lösungsmittel und trägt dazu bei, Defekte in den Solarzellen zu reduzieren, wodurch deren Fähigkeit, Licht in Strom umzuwandeln, verbessert wird.
Durch Anpassung des Prozesses konnten die Forscher die Dicke der Perowskit-Schicht steuern und sowohl undurchsichtige als auch halbtransparente Bauelemente herstellen.
Das Team geht davon aus, dass dies das erste Mal ist, dass ultradünne Perowskit-Solarzellen vollständig mithilfe von Vakuumverfahren hergestellt wurden. Dies könnte die Technologie in Zukunft besser für die industrielle Großproduktion geeignet machen.
Mithilfe dieser Technik stellten die Forscher ultradünne Perowskit-Absorberschichten von bis zu 10 Nanometern her, ohne dass die nutzbare Leistung der Solarzellen beeinträchtigt wurde.
Bei undurchsichtigen Bauelementen erreichten die Zellen einen Wirkungsgrad von etwa 7 Prozent, 11 Prozent bzw. 12 Prozent für Perowskit-Schichten mit einer Dicke von 10, 30 und 60 Nanometern.
Eine halbtransparente Zelle mit einer 60 Nanometer dünnen Perowskit-Schicht ließ etwa 41 Prozent des sichtbaren Lichts durch und wandelte Sonnenlicht mit einem Wirkungsgrad von 7,6 Prozent in Strom um. (jr)
