Eine Reihe von Perowskit-Solarzellendesigns. Bumper DeJesus/Princeton University
Perowskit ist der Neudefinition der Solarenergietechnologie gerade einen Schritt näher gekommen.
Ein Team von Forschern der Princeton University hat laut die ersten Perowskit-Solarzellen gebaut, die lange genug halten, um wirtschaftlich rentabel zu sein ein heute in der Zeitschrift veröffentlichter ArtikelWissenschaft.
Dies ist ein enormer Fortschritt, der einen großen Wandel in der Technologie der erneuerbaren Energien einläuten könnte. Zum ersten Mal scheint ein Material, das Sonnenlicht direkt in Strom umwandelt, bereit zu sein, mit siliziumbasierten Zellen zu konkurrieren.
Falls Sie es nicht wussten: Zellen auf Siliziumbasis, die viele als teure und suboptimale Komponente ansehen, dominieren seit ihrer Einführung im Jahr 1954 den Markt für erneuerbare Energien. Diese neue Technologie, die nicht nur unglaublich langlebig ist, sondern auch erfülltgemeinsame Effizienzstandards, hat das Potenzial, dies zu ändern.
Es wird erwartet, dass die Technologie die Industrienormen für etwa 30 Jahre übertrifft, weit über das 20-Jahres-Kriterium für die Lebensfähigkeit von Solarzellen hinaus, laut Pressemitteilung.
Perowskit-Solarzelle vs. Silizium-basierte Zelle
Perowskit-Solarzellen wurden 2006 entwickelt und gelten als hocheffiziente, kostengünstige modulare Technologie für die Implementierung in der erneuerbaren Energieindustrie. Das liegt daran, dass Perowskite Halbleiter mit einer einzigartigen Kristallstruktur sind, die sie besonders ideal für die Solarzellentechnologie macht.
Zunächst können Perowskite bei Raumtemperatur hergestellt werden. Das bedeutet, dass sie viel weniger Energie benötigen als Silizium, wodurch sie kostengünstiger und umweltfreundlicher herzustellen sind.
Dazu kommt noch, dass Silizium steif und undurchsichtig ist. Perowskite hingegen lassen sich flexibel und transparent modifizieren. Das macht sie allerdings zerbrechlich: In der Pressemitteilung heißt es, dass sich die frühen Perowskit-Solarzellen dazwischen entwickelt haben2009 und 2012 dauerten kaum Minuten.
Die Bewältigung dieser Herausforderungen und die Kommerzialisierung billiger Perowskit-Filme könnten den Solarenergiemarkt möglicherweise stören, indem die Solarzellentechnologie über die Grenzen von Silizium hinaus vorangetrieben wird, und das neue Gerät der Princeton University könnte genau das erreichen.
Eine neue Methode
Bemerkenswerterweise ist die geschätzte Lebensdauer des neuen Geräts eine fünffache Steigerung gegenüber dem vorherigen Rekord, der 2017 durch eine Perowskit-Solarzelle mit geringerem Wirkungsgrad aufgestellt wurde. Laut den Forschern könnte jedoch ihre beschleunigte Alterungstechnik tatsächlich bedeutender sein alsihr neues Gerät.
Das liegt daran, dass Langzeittests bis vor kurzem eigentlich vermieden wurden. Dies lag an der Zerbrechlichkeit von Perowskiten. Da sie sich jedoch mit der Zeit verbessern, wird es sicherlich noch besser werden, einen Weg zu finden, die verschiedenen Designarchitekturen zu testen und diese Tests ausgefeilter zu machenimmer wichtiger.
"Wir haben vielleicht heute den Rekord, aber morgen wird jemand anderes mit einem besseren Rekord kommen", Lynn Loo, Theodora D. '78 und William H. Walton III '74 Professor für Ingenieurwissenschaften, die die Studie leitete,sagte in einer Pressemitteilung. „Das wirklich Aufregende ist, dass wir jetzt eine Möglichkeit haben, diese Geräte zu testen und zu wissen, wie sie sich langfristig verhalten werden.“
Das rekordverdächtige neue Gerät
Die neue Testmethode ermöglichte es den Forschern, den Alterungsprozess des Geräts zu sehen, indem sie es mit Hitze bestrahlten. Die Forscher wählten vier Alterungstemperaturen und maßen die Ergebnisse über vier unabhängige Datenströme, die von der Basistemperatur eines normalen Sommertages bis zu einem Extremwert von 230 °C reichtenGrad Fahrenheit 110 Grad Celsius.
Insgesamt fanden sie heraus, dass das Gerät mindestens fünf Jahre lang bei einer Durchschnittstemperatur von 95 Grad Fahrenheit 35 Grad Celsius unter kontinuierlicher Beleuchtung mit oder über 80 Prozent seiner Spitzeneffizienz betrieben wird.
Laut Loo entspricht das 30 Jahren Outdoor-Betrieb in einer Stadt wie Princeton, New Jersey. Da die Forscher ihr Gerät sicherlich nicht 30 Jahre lang testen könnten, ist die neue Methode sicherlich eine bedeutende Ergänzungzum Bereich Solarenergie.
„Dieses Papier wird wahrscheinlich ein Prototyp für jeden sein, der die Leistung an der Schnittstelle von Effizienz und Stabilität analysieren möchte“, sagte Joseph Berry, ein Senior Fellow am National Renewable Energy Laboratory, der nicht an der Studie beteiligt war, inin der Pressemitteilung. „Indem ein Prototyp zur Untersuchung der Stabilität erstellt und gezeigt wird, was [durch beschleunigte Tests] extrapoliert werden kann, leistet es die Arbeit, die jeder sehen möchte, bevor wir mit Feldtests in großem Maßstab beginnen. Es ermöglicht Ihnen, auf eine Art und Weise zu projizieren, die es istsehr beeindruckend."