Lieber Herr Pütz,
vielen Dank für Ihr Interesse an der Thematik, und entschuldigen Sie die späte Rückmeldung.
Ich versuche Antworten auf Ihre Fragen kurz zusammenzufassen, allerdings sind die Fragen zum Teil noch nicht definitiv zu beantworten:
- sind die Perowskit-Solarzellen im Handel schon verfügbar – wenn nicht, wann ist damit zu rechnen?
Aktuell noch nicht, allerdings gibt eine Vielzahl von Startups, die versuchen die Technologie zu einem Produkt zu machen. Dies beinhaltet z.B. flexible Perowskit-Solarzellen, Perowskit-Perowskit-Tandemsolarzellen oder Si-Perowskit-Tandemsolarzellen. Es gibt noch weitere Firmen (auch in China) über die genannten hinaus (insgesamt so 8-14 würde ich schätzen), mit zum Teil unterschiedlichen Produktideen und potenziellen Märkten Am weitesten von allen ist aktuell sicher OxfordPV, die eine Rekordeffizienz von 29.5% für Si-Perowskit-Tandemsolarzellen (im Labormaßstab) gezeigt haben und angekündigt haben dieses Jahr erste Module in ihrer Fabrik in Brandenburg zu bauen. Tandemsolarzellen ist sicher auch der aktuell vielversprechendste Markt für Perowskite. Von den Firmen in China hört man natürlich eher wenige Details.
- welche Firma ist dann Marktführer?
Siehe vorherige Antwort, aktuell noch sehr schwer zu beantworten, je nach Erfolg von OxfordPV.
- können Sie mir einige Informationen zur Wetteranfälligkeit und Lebensdauer geben?
Dies ist sicherlich aktuell noch die größte Schwachstelle der Technologie, da Lebensdauern von 20-30 Jahren wie bei Silizium aktuell noch in weiter Ferne sind. Allerdings gab es große Verbesserungen in den letzten Monaten/Jahren diesbezüglich und die Stabilität hat jetzt viel Aufmerksamkeit in der Forschung. Wie weit Oxford PV im Detail in dieser Hinsicht ist, weiß man aktuell noch nicht, da halten sie sich eher bedeckt. Insgesamt forschen immer mehr Gruppen insbesondere an Themen zu Stabilität und zur (weiteren) Optimierung von Perowskit-Tandemsolarzellen (im besten Falle mit Effizienzen über 30%).
- Wie verhält es sich mit der ökologischen Bilanz
Die aktuellen effizientesten Perowskit-Solarzellen sind Blei-haltig und auch wenn an Alternativen zu Blei als Element geforscht wird, ist man dort noch nicht weit gekommen und vermutlich muss man mit dem Blei leben. Die Bleimenge ist im Vergleich zu der Menge für alte Si-Module (glaube ich!) aber sogar geringer (da die Perowskit-Schichten sehr sehr dünn sind (~300-600 Nanometer)), und es gibt verschiedene Lösungsansätze, dass das Blei bei z.B. bei einem Bruch der Zellen nicht in die Natur (in die Erde) gelangt. Deshalb müssen die Module aber auf definitiv fachgerecht verkapselt und recycelt werden.
Ich hoffe ich konnte einen Überblick geben, bei weiteren Fragen melden sie sich einfach. Ich soll Sie auch lieb von meinem Chef grüßen, auch wenn wir beide noch vergleichsweise jung sind und Ihre aktivste Zeit nicht bewusst miterlebt haben, kann er sich gut an Sie erinnern, da seine Mutter ein Fan Ihrer Produkte war/ist ;-)) Ich gehe jetzt mal davon aus, das Sie „der“ Jean Pütz sind, wenn nicht bitte ich um Korrektur J
Mit besten Grüßen
Paul Faßl
(pte) – Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben Perowskit-Solarzellen so optimiert, dass der Wirkungsgrad jenen gängiger Siliziumzellen übertrifft. Sie setzen dabei auf eine Schicht aus Zinndioxid, die die Perowskit-Struktur von der leitenden Schicht trennt, die als Elektrode dient. In bisherigen Perowskit-Zellen befindet sich diese Schicht direkt auf dem Kristall.
Smarter Schichtaufbau
Bisher kämpfen die Forscher in aller Welt gegen eine Eigenart der Perowskit-Solarzellen, die die Effizienz beeinträchtigt. Denn frisch gebildete Elektronen verbinden sich mit ihren Gegenstücken, den sogenannten Löchern, zu einem neutralen Gebilde, ehe sie in Form von Strom abgezapft werden können. Das soll der neue Schichtaufbau künftig verhindern und die Module konkurrenzfähig machen.
Das Design von Jason Yoo, Moungi Bawendi und Fariborz Maseeh erhöht den Wirkungsgrad der Zelle auf 25,2 Prozent. So übertrifft dieser die meisten Siliziumzellen und nähert sich den Rekordhaltern, auf der Basis von Galliumarsenid, an. Die bisher leistungsfähigsten Zellen haben einen großen Nachteil. Bei ihrer Herstellung wird sehr viel Energie verbraucht, weil die notwendigen Temperaturen bei mehr als 1.000 Grad Celsius liegen. Perowskite begnügen sich dagegen mit 200 Grad Celsius. Außerdem sind sie extrem dünn und damit sehr leicht.
Perowskit versus Silizium
Laut den MIT-Forschern müssen Perowskit-Zellen die Siliziumkonkurrenz nicht verdrängen. Beide könnten sich ergänzen, da sie unterschiedliche Wellenlängen des Sonnenlichts in Strom verwandeln. So ließe sich der Wirkungsgrad drastisch anheben. Berliner Helmholtz-Forscher , die ebenfalls Perowskit-Zellen entwickeln, erwarten eine Effektivität von 30 Prozent, wenn letzte Hürden abgebaut sind – etwa die, die nun in den USA gefallen ist.
Die Zinkdioxid-Schicht wird mit der Chemischen Badabscheidung erzeugt. „Es ähnelt dem Zubereiten einer Speise“, sagt Bawendi. In einem Bad, das die Vorläuferchemikalien der gewünschten Schicht enthält, wird der Kristall eine Weile bei 90 Grad Celsius geköchelt. Dabei bildet sich die Zinndioxid-Schicht. Diese war unterschiedlich effektiv, je nach den Zutaten im Bad. Nach zahlreichen Tests fand das Team die Kombination, die die besten Ergebnisse brachte. Nächste Aufgabe der Forscher ist die Skalierung des Verfahrens, also die Herstellung von großflächigen Modulen. Bisher haben die innovativen Solarzellen lediglich Laborgröße.