Perowskit-Solarzellen nachhaltig und in hoher Qualität produzieren

Photovoltaik-Module aus Perowskit bieten viele Vorteile. Sie sind leicht, hocheffizient, gut skalierbar und dabei günstig und unkompliziert zu produzieren. Ihrem kommerziellen Einsatz stehen jedoch noch Hindernisse im Weg. So werden bei der Herstellung giftige Lösungsmittel verwendet, in denen die Perowskit-Kristalle aufgelöst werden, um anschließend zu sogenannten Perowskit-Tinten weiterverarbeitet zu werden. Diese Tinten kann man wie eine Farbe aufdrucken, auftragen oder aufsprühen. Beim Aufbringen auf große Flächen kommt es allerdings zu Qualitätsschwankungen. Damit sind die neuartigen PV-Module nur begrenzt betriebssicher. (Doi: https://doi.org/10.1126/science.adz0091)

„Mit unserer Studie greifen wir diese Herausforderungen auf”, sagt Prof. Michael Saliba, der die Veröffentlichung mitverfasst hat und Leiter des Instituts für Photovoltaik (ipv)  der Universität Stuttgart ist. „Es ist uns gelungen zu zeigen, wie die Herstellung leistungsstarker PV-Module auf Perowskitbasis umweltverträglich, zuverlässig und unter Umgebungsluftbedingungen gelingen kann.“

Die Perowskit-Expert*innen haben nicht nur ein neues umweltverträgliches Lösungsmittel entwickelt, das mit der Umgebung kompatibel ist. „Wir konnten auch ein Verfahren entwickeln, mit dem wir die ͵grüneʹ Perowskit-Tinte gleichmäßig und präzise auftragen, so dass es nicht zu Unregelmäßigkeiten in der Perowskit-Schicht und damit zu Wirkungsgradverlusten kommt“, erläutert Prof. Hairen Tan, Wissenschaftler an der Fakultät für Ingenieurwesen und angewandte Wissenschaft der Universität Nanjing.

„Damit können wir Perowskit PV-Module umweltfreundlich fertigen, die Leistung des gesamten Moduls maximieren und seinen zuverlässigen Betrieb langfristig sicherstellen”, ergänzt Saliba, dessen Team die hergestellten Module in Außentestständen auf den Dächern des Instituts für Photovoltaik erprobt hat.

Das neue System ermöglicht es, Perowskit-Photovoltaikmodule mit einer Fläche von 7200 Quadratzentimetern herzustellen, die einen Wirkungsgrad von 17,2 % unter konstanten Betriebsbedingungen erreichen und alle Qualitäts- und Zuverlässigkeitsstandards erfüllen.

Zur Publikation:
Yinke Wang, Ye Liu, Xin Luo, Ke Xiao, Victor Marrugat-Arnal, Dongdong Xu, Jing Lou, Weiwei Zuo, Navid Tavakoli, Tiantian Li, Yuanbo Yang, Chenyang Duan, Wennan Ou, Yuxuan Liu, Jiajia Hong, Hongfei Sun, Gongtao Duan, Manya Li, Han Gao, Zijing Chu, Long Jiang, Michael Saliba, Makhsud I Saidaminov, Chao Chang, Hairen Tan: Improved solvent systems for commercially viable perovskite photovoltaic modules. Science, 2025 Dec 4;390 (6777): 1021-1028s. Doi: https://doi.org/10.1126/science.adz0091

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