Die belgische Forschungseinrichtung Imec, Partner der Forschungskonsortiums Energyville, hat in Zusammenarbeit mit der Universität Zypern die langfristige Stabilität von Perowskit-Photovoltaik-Modulen im Freien nachgewiesen. Die von Imec und Energyville entwickelten Mini-Solarmodule mit einer Fläche von 4 cm² haben Forscher:innen über einen Zeitraum von zwei Jahren unter realen Bedingungen auf Zypern umfassend getestet.

In den letzten zehn Jahren haben sich Metallhalogenid-Perowskite aufgrund ihrer einzigartigen optischen und elektronischen Eigenschaften als vielversprechendes Material für Photovoltaikzellen der kommenden Generation herausgestellt. Durch Fortschritte in den Bereichen Material und Technik konnten Forscher:innen den Wirkungsgrad dieser Solarzellen enorm verbessern.

Probleme mit der Stabilität von Perowskit-Photovoltaik-Modulen stellen jedoch nach wie vor das Haupthindernis für den breiten Einsatz Akzeptanz dieser Photovoltaik-Technologie dar, da die Stabilität von Metallhalogenid-Perowskiten durch Feuchtigkeit, Licht und Hitze leidet. Standardtests in Innenräumen unter kontrollierten Bedingungen, bei denen man die Sonneneinstrahlung kontinuierlich nachahmt, dienen nur als Anhaltspunkt für die Leistung in der Praxis. Umweltbedingungen wie unterschiedliche Lichtverhältnisse, Temperaturen und Wetterbedingungen wirken sich auf die Leistung der Solarzellen aus. Dennoch haben nur eine Handvoll Forschungsgruppen die Leistung von Perowskit-PV im Freien untersucht, wobei sie sich hauptsächlich auf kleine Zellen und nicht auf Photovoltaik-Module konzentrierten.

Vielversprechende Stabilität von Perowskit-Photovoltaik-Modulen unter realen Bedingungen

In den letzten zwei Jahren führte Imec eine umfassende Studie zur Leistung seiner Perowskit-PV-Module im Freien durch. Dabei behielten die langlebigsten Solarmodule nach einem Jahr im Freien auf Zypern 78 Prozent ihrer ursprünglichen Leistung bei. Dies zeigt ihre vielversprechende Stabilität im Vergleich zu aktuellen Perowskit-Solarmodulen, die nur Wochen bis Monate lang eine solche Effizienz im Freien aufweisen. Dank der Außenanordnung haben die Forscher:innen auch ein konsistentes Muster der Leistungsabnahme während des Tages und der Erholung über Nacht entdeckt. Darüber hinaus ermöglichte die Fülle an Daten die Untersuchung mit einem Modell für maschinelles Lernen, das eine starke Korrelation mit der tatsächlichen Leistungsabgabe zeigte, was das Potenzial für zukünftige Leistungsprognosen unterstreicht.

„Diese Forschung stellt einen bedeutenden Fortschritt im Verständnis der Degradation von Perowskit-Solarmodulen unter realen Bedingungen dar. Mit weiteren Verbesserungen der Effizienz unserer Mini-Module, die mit Blick auf eine Hochskalierung entwickelt wurden, können diese Erkenntnisse den Weg zur Kommerzialisierung dieser vielversprechenden Technologie beschleunigen“, sagt Tom Aernouts, F&E-Manager bei Imec.

Um tiefere Einblicke in das Degradationsverhalten in verschiedenen Klimazonen zu erhalten, will man die Stabilität von Perowskit-Photovoltaik-Modulen auch im regnerischen Klima von Brüssel, in der trockenen Wüste von New Mexico und in den gemäßigten Klimazonen von Madrid und Freiburg evaluieren.

Qcells hatte Ende 2024 eine Perowskit-Tandem-Solarzelle eine einem besonders hohen Wirkungsgrad vorgestellt, die das Unternehmen bald in kommerziellen PV-Modulen einsetzen will.

Quelle: Imec | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH