Die Technische Universität Kaunas in Litauen und ein internationales Forschungsteam haben Fortschritte bei der Technologie von rein anorganischen Perowskit-Solarzellen erzielt. Sie erreichten einen photoelektrischen Umwandlungswirkungsgrad von über 21 % und verbesserten die Gerätestabilität deutlich. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Energy veröffentlicht.

Mithilfe einer Oberflächenpassivierungsstrategie konstruierten die Forscher eine stabile zweidimensionale Deckschicht auf der Oberfläche des rein anorganischen Perowskits. Dadurch wurde die Defektdichte des Materials effektiv reduziert und seine Toleranz gegenüber Umweltfaktoren wie Feuchtigkeit und Temperatur erhöht. Dr. Kasparas Rakštys, Forscher an der Technischen Universität Kaunas, erklärte: „Perowskit-Solarzellen gehören zu den am schnellsten wachsenden Dünnschicht-Photovoltaik-Technologien. Sie bieten Vorteile in Form niedriger Materialkosten und bieten das Potenzial für flexible Anwendungen.“

Die Kommerzialisierung von rein anorganischen Perowskit-Solarzellen wurde bisher durch ihre Langzeitstabilität erschwert. Anders als bei herkömmlichen Hybrid-Perowskiten bildet die zweidimensionale Passivierungsschicht nur schwer eine stabile Bindung mit dem rein anorganischen Perowskit. Das Forschungsteam synthetisierte vollständig fluorierte zweidimensionale Ammoniumkationen und nutzte dabei die starke Elektronegativität von Fluoratomen, um eine starke Bindung zwischen der zweidimensionalen Schicht und dem dreidimensionalen Perowskit zu erreichen. Dr. Rakštys bemerkte: „Diese Heterostruktur bleibt auch bei hohen Temperaturen stabil und bietet neue Erkenntnisse für das Materialdesign.“

In Stabilitätstests zeigten Perowskit-Mikromodule mit dieser Technologie auch nach 950 Stunden Dauerbetrieb bei 85 °C Dauerlicht noch eine stabile Leistung. Obwohl ihre aktive Fläche 300-mal größer war als die von Standard-Laborzellen, blieb ihr Wirkungsgrad bei knapp 20 %. Dieser Erfolg stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Haltbarkeit von rein anorganischen Perowskit-Solarzellen dar und legt den Grundstein für spätere industrielle Anwendungen.

Dr. Rakštys fügte hinzu: „Obwohl die tatsächlichen Betriebstemperaturen im Allgemeinen niedriger sind als die Testbedingungen, haben standardisierte Bewertungen gezeigt, dass die Stabilität dieser Zellen den Anforderungen für kommerzielle Solarzellen auf Siliziumbasis nahe kommt.“

Weitere Informationen: Cheng Liu et al., Auswirkungen der Kationen-Interdiffusionskontrolle auf die Bildung und Stabilität von 2D/3D-Heterostrukturen in anorganischen Perowskit-Solarzellenmodulen, Nature Energy (2025). Zeitschrifteninformationen: Nature Energy