(pte) – Forscher am Zentrum für integrierte Nanotechnologien des Los Alamos National Laboratory (LANL) und der National Taiwan University (NTU) entwickeln derzeit ein einstufiges Verfahren, um Solarzellen auf Basis von Kristallen mit Perowskit-Struktur langlebiger zu machen. Die Experten wollen ein Substrat mit einer hauchdünnen Perowskit-Haut beschichten.

Reines Eintauchen genügt
Das Team um Wanyi Nie vom LANL hat das Perowskit-Ausgangsmaterial in einer Chemikalie namens Sulfolan aufgelöst. Dieses Lösungsmittel besteht aus Kohlenstoff-, Wasserstoff-, Sauerstoff- und Schwefelatomen. Darin tauchten sie das Substrat ein. Als sie es wieder herausgezogen und getrocknet hatten, stellten sie fest, dass es mit einer perfekten, dünnen Perowskit-Schicht überzogen war.

Zunächst haben die Wissenschaftler das Verfahren an Proben getestet, die 16 und 37 Quadratzentimeter groß, für den technischen Gebrauch allerdings zu klein waren. Doch Nie ist überzeugt, dass das Verfahren auch für großflächige Solarzellen einsetzbar ist. Die daraus hergestellten Zellen erreichten einen Wirkungsgrad von 17,6 und 16 Prozent. Das sind ordentliche Werte, die noch an Bedeutung gewinnen, wenn die so hergestellten Solarzellen über lange Zeit funktionsfähig bleiben, also nicht degenerieren.

90 Sekunden für Beschichtung
„Unsere Arbeit ebnet den Weg zur kostengünstigen Produktion von Solarzellen im kommerziellen Maßstab“, glaubt Nie. Anhand der relativ kleinen Module aus der Laborfertigung konnte sein Team mithilfe von künstlicher Alterung zeigen, dass die Lebensdauer tatsächlich deutlich größer ist als bei vergleichbaren Zellen. „Das ist ein neuer Syntheseweg, der die große Familie der Perowskite bereichert“, ergänzt NTU-Professor Leeyih Wang, der das taiwanesische Team koordiniert.

Bei gängigen Abscheideverfahren für Perowskit-Kristalle verbleibt den Herstellern nur ein extrem enges Zeitfenster. Innerhalb von Sekunden muss der Film aufgebracht werden, damit er gleichmäßig ist, was die Lebensdauer verlängert. Das geht bisher meist schief, vor allem, wenn es in industriellem Maßstab versucht wird. Die Sulfolan-Methode verlängert das Zeitfenster auf komfortable 90 Sekunden, was auch für die Massenproduktion reicht.