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Forschung Vakuumverfahren kann Perowskit-Solarzellen zur Marktreife führen

Quelle: KIT 1 min Lesedauer

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KIT Karlsruher Institut für Technologie
SAB Bröckskes GmbH & Co KG
FAULHABER Antriebssysteme
dataTec AG

Perowskit-Solarzellen konnten in der Forschung vor allem durch ihren hohen Wirkungsrad von mehr als 33 Prozent überzeugen. Für eine Kommerzialisierung gibt es dennoch Hürden.

Die Perowskit-Photovoltaik verspricht hohe Wirkungsgrade. Forschende des KIT und Partner haben nun unterschiedliche Produktionsansätze analysiert.(Bild: KIT/Tobias Abzieher)
Die Perowskit-Photovoltaik verspricht hohe Wirkungsgrade. Forschende des KIT und Partner haben nun unterschiedliche Produktionsansätze analysiert.
(Bild: KIT/Tobias Abzieher)

Eine Forschungsgruppe unter der Leitung des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) hat zwei verschiedene Herstellungsverfahren für Perowskit-Solarzellen untersucht und verglichen. Laut einer Mitteilung handelt es sich dabei um das Vakuumverfahren, das bereits in der Industrie etabliert ist, und ein lösungsmittelbasiertes Herstellungsverfahren, das vor allem in Laboren verwendet wird. Die Forscher fanden heraus, dass das Vakuumverfahren mit gewissen Verbesserungen zur schnellen Kommerzialisierung bei den Perowskit-Solarzellen beitragen könnte. Die Ergebnisse ihrer Forschung erschienen zuerst im Fachmagazin „Energy & Environmental Science“.

Bei der lösungsmittelbasierten Herstellung werden Tinten genutzt, in denen organische und anorganische Salze in einem Lösungsmittel gelöst werden. Diese Tinten können dann laut den Wissenschaftlern über verschiedene Drucktechniken auf der Oberfläche eines Substrats abgeschieden werden. Im Gegensatz dazu verwendet die vakuumbasierte Herstellung trockene und lösungsmittelfreie Verfahren. Dabei werden die Materialien in einem Vakuum unter Zufuhr von Wärme sublimiert, das heißt vom festen in den gasförmigen Aggregatszustand überführt und auf der Substratoberfläche kondensiert, so die Forscher.

Das vakuumbasierte Produktionsverfahren verursache im Vergleich etwas höhere Investitionskosten und liege beim Produktionsdurchsatz hinter dem lösungsmittelbasierten Verfahren. Unter Berücksichtigung von realen Parametern wie Stromkosten, Produktionsertrag, Material-, Stilllegungs- oder Recyclingkosten sei es jedoch konkurrenzfähig. Die Forscher heben vor allem die gute Wiederholbarkeit der Abscheidung, die einfache Prozesskontrolle, die Verfügbarkeit von industriellem Prozessequipment und die einfache Skalierung hervor. Um das Verfahren zu verbessern, müsse an der Qualität der Abscheidung geforscht werden, um den Wirkungsgrad noch weiter zu steigern. Zudem gelte es, die Geschwindigkeit der Abscheidung deutlich zu erhöhen.

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