Eine deutsche Arbeitsgruppe mehrerer Universitäten hat eine neue Solartechnologie entwickelt. EXPRESS.de erklärt, was dieser große Fortschritt für die zukünftige Energiegewinnung bedeutet.
Durchbruch in der EnergiewendeKölner Forschungsteam stellt bedeutsamen Weltrekord auf
Copyright: Cedric Kreusel, Wuppertal (li.) / Selina Olthof, Köln (re.)
Ein Forschungsteam hat eine sehr effiziente Solarzelle entwickelt. Das Bild zeigt die Arbeiten an der Universität Wuppertal (links) und der Universität Köln (rechts).
Die Gewinnung von Solarenergie soll sich im Kontext der Energiewende maßgeblich verändern. Dafür bedarf es neuer Solartechnologien, die Effizienz und Nachhaltigkeit versprechen. Eine Arbeitsgruppe mit Kölner Forschern und Forscherinnen hat dahingehend einen wichtigen Durchbruch erzielt.
Das Team um Professor Dr. Thomas Riedl der Universität Wuppertal hat eine Tandem-Solarzelle entwickelt, die einen Wirkungsgrad von 24 Prozent erreicht – gemessen anhand des Anteils der in Strom (Elektronen) umgewandelten Photonen. Ein neuer Weltrekord: Es ist der höchste Wirkungsgrad, der bislang durch die Kombination von organischen und Perowskit-basierten Absorbern erzielt werden konnte. Aber wie funktioniert so eine Solarzelle überhaupt?
Energiewende: So sollen Solarzellen nachhaltiger und effizienter werden
Da Sonnenlicht aus verschiedenen Spektralanteilen, sprich Farben, besteht, müssen effiziente Solarzellen einen möglichst großen Anteil dieses Sonnenlichtes in Strom umwandeln. Dies kann mit sogenannten Tandem-Zellen erreicht werden, bei denen in der Solarzelle verschiedene Halbleitermaterialien kombiniert werden, welche jeweils unterschiedliche Bereiche des Sonnenspektrums absorbieren. In der aktuellen Studie kamen organische Halbleiter für den ultravioletten und sichtbaren Teil des Lichtes zum Einsatz, während Perowskit den nahen Infrarotbereich effizient absorbieren kann.
Die entwickelte Solarzelle weist dabei nicht nur eine sehr hohe Effizienz auf, sondern ist auch noch kostengünstiger herzustellen als herkömmliche Solarzellen aus Silizium. Diese gelten inzwischen als nicht mehr weiter verbesserbar, weshalb neue Solartechnologien entwickelt werden müssen, um den Wirkungsgrad steigern zu können.
Diesbezüglich hat die deutsche Arbeitsgruppe eine für die Zukunft höchst bedeutsame Lösung gefunden. Der bisher höchste Wirkungsgrad einer Perowskit/Organik-Tandemzelle lag bei 20 Prozent. Nun konnten bereits 24 Prozent erzielt werden. Ein großer Fortschritt hinsichtlich der Energiewende. Weitere Simulationen zeigen, dass mit dem entwickelten Ansatz zukünftig sogar ein Wirkungsgrad jenseits der 30 Prozent erreichbar ist.
Die Solarzelle wurde in der Arbeitsgruppe von Professor Dr. Thomas Riedl an der Universität Wuppertal zusammen mit Forschern und Forscherinnen vom Institut für Physikalische Chemie der Universität Köln und weiteren Projektpartnern und Projektpartnerinnen von den Universitäten Potsdam und Tübingen, dem Helmholtz-Zentrum Berlin und dem Max-Planck-Institut für Eisenforschung in Düsseldorf entwickelt.
Die Ergebnisse wurden unter dem Titel „Perovskite/organic tandem solar cells with indium oxide interconnect“ in der Fachzeitschrift „Nature“ veröffentlicht. (gr)