Umweltfreundliche Perowskit Solarzellen: Durchbruch für Stuttgarter Produktion
Einem Forschungsteam der Universität Stuttgart ist in Kooperation mit Wissenschaftlern der Universität Nanjing ein entscheidender Fortschritt in der Herstellung von Perowskit-Solarzellen gelungen. Durch die Entwicklung eines nachhaltigen Produktionsprozesses, der auf umweltfreundlicheren Lösungsmitteln und einem innovativen Trocknungsverfahren basiert, könnten die Weichen für eine breite industrielle Anwendung dieser vielversprechende Photovoltaik-Technologie neu gestellt werden.
Massenproduktion von Perowskit-Solarzellen: Umweltfreundliche Lösungsmittel als Schlüssel
Perowskit-Solarzellen gelten als Hoffnungsträger der nächsten Generation, da sie im Labor hohe Wirkungsgrade bei potenziell geringen Herstellungskosten erzielen. Eine der größten Hürden für die Massenproduktion war bisher der Einsatz von toxischen und umweltschädlichen Lösungsmitteln wie Dimethylsulfoxid (DMSO). Diese Chemikalien machen nicht nur den Herstellungsprozess problematisch, sondern können auch die Langzeitstabilität der Zellen beeinträchtigen.
Das Forscherteam unter der Leitung von Dr. Lukas Wagner und Dr. Christoph Baruth vom Institut für Physikalische Chemie der Universität Stuttgart hat nun eine praxistaugliche Alternative entwickelt. Sie ersetzen das kritische DMSO durch das umweltfreundlichere Lösungsmittel N-Methylpyrrolidon (NMP). Dieser Schritt ist von großer Bedeutung, da er die gesamte Ökobilanz einer Photovoltaik-Anlage verbessert, indem bereits in der Fertigung auf nachhaltigere Komponenten gesetzt wird.
Innovation aus Stuttgart: Trocknungsverfahren für stabile Perowskit Solarzellen
Ein weiterer kritischer Schritt in der Produktion ist das Auftragen der Perowskit-Lösung auf ein Trägermaterial. Um eine hocheffiziente und stabile Kristallstruktur zu erzeugen, muss diese Schicht extrem schnell und gleichmäßig trocknen. Bisherige Methoden wie das schnelle Rotieren (Spin-Coating) oder die Behandlung mit Lösungsmitteldampf sind für eine industrielle Großproduktion oft zu langsam, ineffizient oder erfordern aufwendige Laborbedingungen wie Reinräume.
Hier setzt die zweite Innovation des Stuttgarter Teams an: ein vereinfachtes Trocknungsverfahren mittels Hexan. Dieses ungiftige Lösungsmittel wird auf die noch feuchte Perowskit-Schicht aufgebracht und entzieht ihr blitzschnell die Feuchtigkeit. Dadurch wird die Bildung einer stabilen und qualitativ hochwertigen Kristallstruktur gefördert. Der entscheidende Vorteil: Dieser Prozess funktioniert unter normalen Umgebungsbedingungen und nicht nur im teuren Reinraum, was die Produktionskosten erheblich senken könnte.
In ersten Tests konnten die Forscher bereits Module mit einer Fläche von 7.200 cm² herstellen, die einen stabilen Wirkungsgrad von 17,2 % erreichten und gängige Qualitätsstandards erfüllten. Dr. Christoph Baruth hebt hervor, dass diese Kombination aus umweltfreundlicher Chemie und einem einfachen Produktionsprozess die kommerzielle Nutzung von Perowskit-Solarzellen entscheidend voranbringen kann. Die Forschungsergebnisse wurden in der renommierten Fachzeitschrift Advanced Functional Materials veröffentlicht.
Umweltfreundliche Perowskit Solarzellen Produktion: Bedeutung für Deutschland
Diese Entwicklung aus Stuttgart ist eine von vielen positiven Solar-News aus Deutschland und zeigt das hohe Innovationspotenzial des Standorts. Ein skalierbarer und umweltfreundlicher Produktionsprozess ist der Schlüssel, um Perowskit-Technologie aus dem Labor in die Fabriken zu bringen. Langfristig könnten solche Fortschritte zu noch effizienteren und kostengünstigeren Solarmodulen führen.
Während diese Technologie noch weiterentwickelt wird, können Hausbesitzer und Mieter bereits heute von etablierten Photovoltaik-Lösungen profitieren. Ob leistungsstarke PV-Anlagen mit Speicher für das Eigenheim oder kompakte Balkonkraftwerke ohne Speicher für die Wohnung – die Möglichkeit, eigenen Strom von der Sonne zu erzeugen, ist zugänglicher denn je. Die Forschung an Perowskit-Zellen verspricht, diese Möglichkeiten in Zukunft noch zu erweitern und die Energiewende weiter zu beschleunigen.
