Perowskit-Solarzellen der nächsten Generation

Derzeit weisen Perowskit-Solarzellen erhebliche Defizite hinsichtlich ihrer Stabilität und Haltbarkeit auf, sodass eine langfristige Anwendung erschwert wird. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, hat die Europäische Union das Forschungsprojekt PEARL initiiert. Im Rahmen des Projekts erfolgt eine Weiterentwicklung von Perowskit-Solarzellen mit hochmodernen Kohlenstoffelektroden.

Perowskit-Solarzellen mit Wirkungsgraden von über 25 %

Die von der EU finanzierte Initiative verfolgt das Ziel, den Wirkungsgrad, die Stabilität sowie die Kosteneffizienz dieser Solarzellen signifikant zu optimieren. Es werden Wirkungsgrade von über 25% sowie deutlich niedrigere Produktionskosten angestrebt. Das Projekt PEARL stellt einen bedeutenden Fortschritt auf dem Weg dar, nachhaltige Solarenergie zugänglicher und zuverlässiger zu machen.

Die Nutzung der Solarenergie stellt einen essenziellen Beitrag zur Erreichung der globalen Klimaziele dar. Derzeit sind Solarzellen auf Siliziumbasis noch die vorherrschende Technologie. Die Forschung an Perowskit-Solarzellen hat in den letzten 15 Jahren rasante Fortschritte gemacht.

Dieses kostengünstige und vielseitige Material sowie dessen Funktionalität haben das Potenzial, den Wirkungsgrad von Solarzellen erheblich zu steigern. Die Steigerung des Wirkungsgrads von anfänglich 4% auf weit über 20% verspricht in naher Zukunft einen Durchbruch für die Technologie.

Allerdings zeigen die neu entwickelten Solarzellen derzeit noch eine unzureichende Stabilität und Robustheit. Der Wirkungsgradverlust von Perowskit-Zellen innerhalb der ersten Monate nach der Herstellung ist signifikant. Forschungsteams auf der ganzen Welt arbeiten daher an der Lösung der technologischen Herausforderungen und an umweltfreundlichen Prozesstechnologien für ihre Herstellung.

Die Europäische Union hat das innovative Forschungsprojekt „PEARL – Flexible Perowskit-Solarzellen mit Kohlenstoffelektroden“ ins Leben gerufen, das die Weiterentwicklung der Perowskit-Solarzellentechnologie zum Ziel hat. Das Projekt strebt wesentliche Fortschritte in der Solarenergietechnologie an, indem Kohlenstoffelektroden in die Perowskit-Solarzellenarchitektur integriert werden.

Es wird erwartet, dass diese Maßnahmen zu einer Reduzierung der Materialkosten, einer höheren Stabilität der Geräte, einer Vereinfachung der Herstellungsprozesse sowie zu einer signifikanten Reduktion der Emissionen führen. Die zehn europäischen Partner des Projektkonsortiums verfolgen das Hauptziel des Projekts PEARL – die Entwicklung flexibler Perowskit-Solarzellen mit skalierbaren, umweltfreundlichen Methoden voranzutreiben – um diese für eine industrielle Anwendung zu optimieren.

Das Projekt zielt darauf ab, eine langfristige Betriebsstabilität zu erreichen, die die geltenden Normen der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) übertrifft. Dabei wird ein Wirkungsgrad von über 25 % sowie eine Reduktion der Produktionskosten auf unter 0,3 EUR/Wp angestrebt, während gleichzeitig die Emissionen auf unter 0,01 kg CO2eq/kWh begrenzt werden sollen.

Im Rahmen des Projekts wird die Erforschung planarer, konventioneller n-i-p- und weiterer n-i-c-Bauelementarchitekturen durchgeführt. Es ist vorgesehen, Niedertemperatur-Kohlenstoffpasten als Top-Elektroden zu verwenden und die Fertigung mittels Rolle-zu-Rolle-Technologie zu realisieren.

Die wesentlichen Anwendungsfelder dieser Technologie werden in den Wachstumsmärkten der gebäude- und fahrzeugintegrierten Photovoltaik sowie des Internets der Dinge liegen. Das Projekt PEARL stellt einen maßgeblichen Schritt in Richtung einer nachhaltigeren und kostengünstigeren Zukunft der Solarenergie dar und wird einen wesentlichen Beitrag zu den weltweiten Kapazitäten im Bereich der erneuerbaren Energien leisten.

Das Projekt PEARL startete am 1. Oktober 2023 mit einer Laufzeit von 36 Monaten.
Es wird durch das Forschungs- und Innovationsprogramm „Horizon Europe“ der Europäischen Union unter dem Förderkennzeichen 101122283 gefördert.

Das Konsortium besteht aus zehn europäischen Partnern, darunter Forschungseinrichtungen, Universitäten sowie Privatunternehmen:

Teknologian Tutkimuskeskus VTT Oy (Koordinator)
Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP
Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO
Helmholtz-Zentrum für Materialien und Energie GmbH
Universita degli Studi di Roma Tor Vergata
Dycotec Materials LTD
Fachhochschule Nordwestschweiz
Saule Spółka Akcyjna
Institute of Chemical Research of Catalonia (ICIQ-CERCA)
eni S.p.A.

Weitere Informationen finden Sie unter: www.pearl-project.eu