Perowskit-Solarzelle
Solarzelle mit einem Absorber aus einer Metallhalogenid-Verbindung mit Perowskit-Kristallstruktur: einstellbare Bandlücke, günstige Herstellung und ungewöhnlich schnelle Fortschritte beim Wirkungsgrad.
Perowskit-Absorber haben die Formel ABX3. A ist ein organisches Kation oder Cäsium (Methylammonium, Formamidinium, Cs), B meist Blei oder Zinn, X ein Halogenid (Iodid, Bromid, Chlorid). Über die Mischung der Halogenide lässt sich die Bandlücke zwischen etwa 1,5 und 2,3 eV einstellen. Die Schichten können bei niedriger Temperatur aus Lösung oder Dampf abgeschieden werden und brauchen dafür womöglich nur einen Bruchteil der Energie, die Siliziumwafer erfordern.
Der Wirkungsgrad von Einfachzellen stieg von 3,8 % im Jahr 2009 auf etwa 26–27 % bei zertifizierten Laborzellen bis 2025 (NREL Best Research-Cell Efficiency Chart). Kein anderes PV-Material hat sich so schnell entwickelt. Am aussichtsreichsten ist das Perowskit-Silizium-Tandem: Eine Perowskit-Topzelle mit großer Bandlücke (etwa 1,65–1,7 eV) sitzt über einer Silizium-Bottomzelle. Zertifizierte Tandem-Rekorde erreichten 2024 rund 34 % (LONGi) und liegen damit über der Grenze von etwa 29,4 % für Silizium allein.
Was der Vermarktung noch im Weg steht:
- Stabilität: Feuchte, Hitze, UV-Licht und Ionenwanderung lassen die Zellen altern; im Freien müssen sie erst noch Lebensdauern erreichen, die zu Garantien von 25–30 Jahren passen.
- Hochskalierung: Großflächige Module erreichen deutlich weniger Wirkungsgrad als kleine Zellen.
- Bleigehalt: Er erfordert eine dichte Verkapselung und Rücknahme am Ende der Lebensdauer.
Pilotlinien in China, Europa und den USA haben 2024–2025 begonnen, Tandem- und Einfachmodule in kleinen Stückzahlen auszuliefern.
Verwandte Begriffe
Alle Begriffe →- Photovoltaischer Effekt
Entstehung von Spannung und Strom in einem Halbleiterübergang, wenn er Photonen absorbiert, deren Energie über der Bandlücke des Materials liegt.
- Heterojunction-Solarzelle (HJT)
Zelle, bei der ein n-dotierter kristalliner Siliziumwafer zwischen hauchdünnen Schichten aus amorphem Silizium liegt; liefert sehr hohe Spannung und hat einen niedrigen Temperaturkoeffizienten.
- Dünnschicht-Photovoltaik
PV-Technologien, bei denen nur wenige Mikrometer dicke Absorberschichten auf Glas, Metall oder Kunststoff abgeschieden werden, vor allem Cadmiumtellurid, CIGS und amorphes Silizium.
- Solarzelle
Halbleiterbauelement, meist ein dotierter Siliziumwafer mit Metallkontakten, das Sonnenlicht über den photovoltaischen Effekt direkt in Gleichstrom umwandelt.
- Degradationsrate
Allmählicher jährlicher Leistungsverlust eines PV-Moduls über seine Lebensdauer, bei kristallinem Silizium typischerweise etwa 0,5 % pro Jahr.