In der Forschung wird die Entwicklung halbtransparenter Solarzellen noch eine Weile brauchen. Das Projekt, welches von Bill Gates unterstützt wird, hat nach wie vor einige Schwächen. Doch vor kurzem gab es gleich mehrere Durchbrüche, die auf Fortschritte hoffen lassen.
Aktuelle Solarzellen sollen verbessert werden
Zwar sind sie im Mittelpunkt der aktuellen Energiegewinnung ganz weit oben, doch besitzen aktuelle Solarzellen nach wie vor gewisse Schwachstellen. Daher setzt sich die Forschung nach wie vor dafür ein, ihre Leistung zu verbessern und zum Beispiel den Wirkungsgrad zu erhöhen.
Mit diesem Thema beschäftigt sich aktuell Südkoreas Forschung. Gearbeitet wird an einer Perowskit-Solarzelle, die das südkoreanische Institut so veränderte, dass sie eine außergewöhnliche Haltbarkeit und einen Wirkungsgrad von 21,68 Prozent erreichen kann.
In Zusammenarbeit mit dem deutschen Forschungszentrum in Jülich gelang es dem Team, einen weiteren Entwicklungssprung zu schaffen. Als Ergebnis präsentierten beide Forschungszentren eine Solarzelle, bei der Vorder- und Rückseite das Licht zur Energiegewinnung nutzen können. Bislang war es Solarzellen ausschließlich möglich, einseitig betrieben zu werden.
Perowskit-Solarzellen arbeiten mit transparenten Elektroden
Laut einer Pressemitteilung des KIER werden in den neuen Konstruktionen transparente Elektroden eingesetzt. Diese sorgen nicht nur für einen effizienteren Betrieb. Sie sind auch so leistungsstark, dass nach einer Betriebszeit von 240 Stunden noch 99 Prozent des ursprünglichen Wirkungsgrads nachgewiesen werden können. Somit sind sie weltweit die effizientesten ihrer Art.
Doch warum genau ist das so? Bislang wurden üblicherweise Metallelektroden innerhalb von Solarzellen eingebaut. Diese wurden nun gegen die lichtdurchlässigen Elektroden ausgetauscht. Dies beseitigte nicht nur den Nachteil der Instabilität, sondern auch die geringere Effizienz der ursprünglichen Modelle.
Bei den sogenannten Tandem-Solarzellen kam es zu einem Wirkungsgrad von 31,5 Prozent bei vierpoligen und 26,4 Prozent bei zweipoligen Konfigurationen. Im Rahmen der Tests nutzten die Solarzellen nicht nur das von vorn einfallende Licht, sondern ebenso das reflektierte Licht der Rückseite. Insgesamt besaß das reflektierte Licht dabei eine Stärke, die etwa 20 Prozent des normalen Sonnenlichts einnimmt.
Die Veränderung wurde durch die Forscher Ahn SeJin, Yim Kanghoon, Ahn Seung-kyu und Naqvi Syed Dildar Haide gemeinsam beobachtet, woraufhin eine Optimierung erfolgte und die Schwachstellen eliminiert werden konnten.
Deutsch-Südkoreanische Zusammenarbeit für die Zukunft
Zwar gibt es nach wie vor vieles, was für den Einsatz herkömmlicher Solarzellen spricht. Doch die entwickelten Solarsysteme, die auf eine Perowskit-Kristallstruktur zurückgreifen, gelten schon jetzt als Zukunftsträger. Sie haben nicht nur den Vorteil, dass sie sich äußerst günstig herstellen lassen, sondern gleichzeitig sogar eine höhere Effizienz bei der Energiegewinnung ermöglichen.
Ein großes Problem ist aktuell nach wie vor die Instabilität, an der die südkoreanischen Forscher auch weiterhin arbeiten. Sofern diese jedoch optimiert wurde, streben die Südkoreaner eine erneute Zusammenarbeit mit dem Forschungszentrum in Jülich an, um später die sogenannten Tandem-Solarzellen herzustellen. Diese könnten dann aus unterschiedlichen Materialien konstruiert werden und so sehr viel effizienter das Sonnenlicht in Energie umwandeln.
Quellen: KIER
