Solarzellen für den Alltag industriefertig machen

"Die Solarzellen auf unseren Dächern sind nicht genug. Wir müssen sie noch mehr in unseren Alltag integrieren – zum Beispiel auf Fahrzeugen, Kleidungsstücken oder Zelten", erklärt Physikerin Dr. Juliana Borchert. Solarzellen aus Perowskit sind dünn, biegbar und preiswert und könnten die Lösung für solche Anwendungen sein“, so Borchert. Die Physikerin erforscht mit ihrem Team am Institut für Nachhaltige Technische System ("INATECH") die Eigenschaften von Perowskit-Dünnschichtzellen. 

In Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE arbeiten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an einer neuen Generation von Dünnschichtsolarzellen. Ihr Ziel ist es, den dünnen, biegbaren Solarzellen zum industriellen Durchbruch zu verhelfen. Borchert: "Bisher lassen sich Dünnschichtsolarzellen aus Perowskit nur im Labor effizient herstellen. Um die Übertragung vom Labor- in den Industriemaßstab zu ermöglichen, wollen wir detailliertere Einblicke in die Wachstumsmechanismen der Perowskit-Schichten gewinnen." Dafür nutzen die Forschenden die Methode der optischen Echtzeitmessung und der physikalischen Gasphasenabscheidung.

Gegenüber Siliziumkristallen haben Perowskite verschiedene Vorteile: Sie lassen sich einfach, kostengünstig und energiesparend herstellen. Die Schichten der Perowskit-Zellen sind nur wenige hundert Nanometer dünn. Sie nutzen sogenannte ferroelektrische Materialien, die positive und negative Ladungen aufweisen und zu einer asymmetrischen Struktur führen. Diese Struktur ermöglicht es dem Material, unter Lichteinfluss Strom zu erzeugen. Die Achillesferse dieser Art von Solarzellen ist jedoch noch ihre geringe Haltbarkeit. 

Finanzielle Unterstützung bekommt die Freiburger Forschungsgruppe "Optoelektronische Dünnschichtmaterialien" von der Stuttgarter Vector Stiftung, die Projekte aus den Bereichen Forschung, Bildung und Soziales Engagement in Baden-Württemberg fördert. Für die Perowskit-Forschungsgruppe stellt sie 1 Mio. Euro für einen Zeitraum von vier Jahren bereit.