Forschern des IMDEA Nanoscience Center in Madrid ist es gelungen, eine Perowskit- Solarzelle mit einem zertifizierten Wirkungsgrad von 25,2 Prozent zu entwickeln und damit dem Weltrekord von 26,7 Prozent nahe zu kommen. Das Team produzierte außerdem ein fünf Quadratzentimeter großes Solarzellenmodul mit einem Wirkungsgrad von 22,1 Prozent und ausgezeichneter Stabilität. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Advanced Materials veröffentlicht.

Dieser Durchbruch beruht auf der innovativen Entwicklung von Lochtransportmaterialien. Das Forschungsteam entwickelte ein neuartiges molekulares Material namens PTZ-Fl auf Basis einer spirozyklischen Phenothiazinverbindung. Dieses Material ermöglichte Solarzellen unter Laborbedingungen einen Wirkungsgrad von 25,8 Prozent. Unabhängige Zertifizierungsstellen bestätigten einen Zellwirkungsgrad von 25,2 Prozent. Nach 1.000 Stunden Dauerbetrieb hielt die Zelle über 80 Prozent ihrer ursprünglichen Leistung. Den Forschern gelang es außerdem, ein 25 Quadratzentimeter großes Modul herzustellen, das einen Wirkungsgrad von 22,1 Prozent erreichte – eine bemerkenswerte Leistung für großflächige Perowskit-Module.

Daten aus Stabilitätstests zeigten, dass Geräte mit den neuen Materialien nach 1.100 Betriebsstunden unter Beleuchtung keine Leistungseinbußen aufwiesen und nach 3.600 Stunden strenger Tests gemäß dem ISOS-D-1-Protokoll einen Wirkungsgrad von 95 % beibehielten. Professor Nazario Martin, der die Forschung leitete, sagte: „Diese neuen Materialien sind kommerziell äußerst attraktiv und übertreffen mit einem Wirkungsgrad von 18 % kommerzielle Silizium-Solarzellen. Die chemische Variabilität der Perowskite eröffnet Möglichkeiten für den Bau von Solarmodulen der nächsten Generation.“

Diese durch internationale Zusammenarbeit vorangetriebene Forschung eröffnet einen neuen technologischen Weg für die Kommerzialisierung von Perowskit-Solarzellen. Die Entwicklung eines neuen Lochtransportmaterials löst die seit langem bestehenden Stabilitätsprobleme von Perowskit-Zellen und stellt einen bedeutenden Schritt in Richtung Kommerzialisierung dar.

Weitere Informationen: Javier Urieta-Mora et al., „Spirocyclic phenothiazine hole transport materials: Unlocking stability and scalability in perovskite solar cells“, Advanced Materials (2025). Zeitschrifteninformationen: Advanced Materials