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Was sind Perowskit Solarzellen?

Perowskite sind eine Klasse von Materialien mit ähnlicher Struktur, die eine Vielzahl interessanter Eigenschaften wie Supraleitfähigkeit, Magnetowiderstand und mehr aufweisen. Diese leicht zu synthetisierenden Materialien gelten als die Zukunft der Solarzellen, da sie sich aufgrund ihrer besonderen Struktur perfekt für eine kostengünstige und effiziente Photovoltaik eignen. Sie werden voraussichtlich auch eine Rolle in den Batterien der nächsten Generation von Elektrofahrzeugen, Sensoren, Lasern und vielem mehr spielen.

Perowskit solarzellen

Wie sieht der PV-Markt heute aus?

Im Allgemeinen können Photovoltaik (PV) Technologien in zwei Hauptkategorien unterteilt werden:

  • PV auf Waferbasis (auch PV der ersten Generation genannt) und
  • PV mit Dünnschichtzellen.

Traditionelle kristalline Siliziumzellen (c-Si) (sowohl monokristallines Silizium als auch multikristallines Silizium) und Galliumarsenidzellen (GaAs) gehören zu den waferbasierten PVs, wobei c-Si-Zellen den derzeitigen PV-Markt dominieren (etwa 90 % Marktanteil) und GaAs den höchsten Wirkungsgrad aufweist.

Was sind Dünnschichtzellen?

Dünnschichtzellen absorbieren Licht in der Regel effizienter als Silizium, was die Verwendung extrem dünner Schichten ermöglicht. Die Kadmiumtellurid (CdTe)-Technologie wurde erfolgreich kommerzialisiert, mit einem Zellwirkungsgrad von über 20 % und einem Modulwirkungsgrad von 17,5 %, und solche Zellen halten derzeit etwa 5 % des Gesamtmarktes. Andere kommerzielle Dünnschichttechnologien sind hydriertes amorphes Silizium (a-Si:H) und Kupfer-Indium-Gallium-(Di)Selenid (CIGS)-Zellen, die heute jeweils einen Marktanteil von etwa 2 % haben. Die Kupfer-Zink-Zinn-Sulfid-Technologie befindet sich seit Jahren in der Forschung und Entwicklung und wird bis zur tatsächlichen Kommerzialisierung wahrscheinlich noch einige Zeit benötigen.

Was ist eine Perowskit-Solarzelle?

Es entsteht eine neue Klasse von Dünnschicht-PV, die auch als Photovoltaik der 3. Generation bezeichnet wird und sich auf Technologien bezieht, die das Potenzial haben, die derzeitigen Effizienz- und Leistungsgrenzen zu überwinden, oder die auf neuartigen Materialien beruhen. Zu dieser 3. Generation von PV gehören DSSC, organische Photovoltaik (OPV), Quantenpunkt-PV (QD) und Perowskit-PV.

Eine Perowskit-Solarzelle ist eine Art von Solarzelle, die eine Verbindung mit Perowskit-Struktur, meist ein hybrides organisch-anorganisches Material auf Blei- oder Zinnhalogenidbasis, als aktive Lichtsammelschicht enthält. Perowskit-Materialien wie Methylammonium-Bleihalogenide sind billig in der Herstellung und relativ einfach zu produzieren.

Perowskite besitzen intrinsische Eigenschaften wie ein breites Absorptionsspektrum, schnelle Ladungstrennung, lange Transportdistanz von Elektronen und Löchern, lange Ladungstrennungslebensdauer usw., die sie zu vielversprechenden Materialien für Festkörpersolarzellen machen.