Wissenschaftler präsentieren langlebige Perowskit-Photovoltaik-Module mit Kohlenstoffnanoröhren-Elektrode.

Wissenschaftler präsentieren langlebige Perowskit-Photovoltaik-Module mit Kohlenstoffnanoröhren-Elektrode.

Ein Forschungsteam der Universität Nagoya hat in Zusammenarbeit mit der Denso Corp. ein 100 cm² großes Perowskit-Solarzellenmodul entwickelt, das eine einwandige CNT-Elektrode verwendet. Ziel des Projekts ist es, die Haltbarkeit und Leistung von Perowskit-Solarzellen zu verbessern, da herkömmliche Metallelektroden oft unter Oxidation und Korrosion leiden, was die langfristige Stabilität beeinträchtigt. CNT-Elektroden sind chemisch stabil, sehr oxidationsbeständig und ermöglichen aufgrund ihrer hohen elektronischen Leitfähigkeit einen effizienten Ladungstransport. Ihre Flexibilität und Transparenz bieten zudem den Vorteil der beidseitigen Lichtabsorption, was die Energieausbeute der Zellen erhöht und die Möglichkeit bietet, die Zellen auf flexiblen Substraten oder gekrümmten Oberflächen zu nutzen.

Durch die Verwendung von CNT-Elektroden als lochsammelnde Elektroden wird die Leistung und Haltbarkeit der Perowskit-Solarzellen verbessert, insbesondere durch den Einsatz von 2,2,2-Trifluorethanol als mildem lochdotierenden Material. Diese Materialwahl ermöglicht eine transparente Struktur im Vergleich zu herkömmlichen undurchsichtigen Metallelektroden. Bei der Anwendung auf Fenstern kann die beidseitige Lichtabsorption sowohl Außen- als auch Innenlicht nutzen und so den Stromertrag maximieren.

Obwohl der Wirkungsgrad der CNT-basierten Perowskit-Solarzellen etwas niedriger ist als der von herkömmlichen Perowskit-Solarzellen, wird dieser Unterschied durch die beidseitige Lichtabsorption ausgeglichen, sodass der Gesamtwirkungsgrad der Zellen erhalten bleibt. Darüber hinaus weisen die CNT-Elektroden eine verbesserte Haltbarkeit auf.

Das Forschungsteam hat bereits Demonstrationstests in der Universität Nagoya durchgeführt, bei denen CNT-Perowskit-Solarzellen und organische Photovoltaikzellen an Fenstern im Nationalen Innovationskomplex installiert wurden. Die Tests zeichnen Energieerträge, Lichtintensität, Temperatur und Feuchtigkeit auf und nutzen gespeicherte Sonnenenergie für LEDs.

Die japanische Regierung intensiviert seine Bemühungen zur Entwicklung der Perowskit-Solartechnologie. Bis 2040 soll eine Produktionskapazität von 20 GW für Perowskit-Solarzellen entstehen, prognostiziert ist das die Produktionskosten bis dahin auf 0,07 USD/Watt fallen könnten.

(Quelle: Photochem 2024 vom 17.03.2025)