Eine Studie der Universität Surrey (Großbritannien) zeigt, dass der Ersatz herkömmlicher Indiumzinnoxid (ITO)-Elektroden durch einwandige Kohlenstoffnanoröhren (SWCNTs) die Effizienz und mechanische Flexibilität von Perowskit-Solarzellen deutlich verbessert und gleichzeitig die Herstellungskosten senkt. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift *Joule* veröffentlicht.

Das Forschungsteam entwickelte ein einfaches Verfahren zur Behandlung mit Schwefelsäure, um die Leitfähigkeit und Transparenz des Kohlenstoffnanoröhrenfilms zu erhöhen. Die behandelte Filmoberfläche bildet eine dünne, nickelbasierte Stabilisierungsschicht, die den Ladungstransport zwischen den Komponenten innerhalb der Zelle verbessert. Studienleiter Professor Wei Zhang erklärte: „Unser Verfahren ermöglicht die Herstellung einer flexiblen Perowskit-Solarzelle ohne ITO. Dabei wird ein Wirkungsgrad von über 20 % auf einer großen Fläche erreicht, während der Wirkungsgrad kleinerer Zellen sogar rekordverdächtige 24,5 % beträgt.“

Diese Technologie erhöht die Stabilität der Zelle signifikant. Tests zeigen, dass die auf Kohlenstoffnanoröhren basierende Zelle selbst unter dauerhaft hohen Temperaturen, hoher Luftfeuchtigkeit und starker Lichteinwirkung über einen Monat hinweg mehr als 95 % ihrer ursprünglichen Leistung beibehält. In mechanischen Belastungstests wiesen herkömmliche ITO-Zellen nach 1000 Biegungen einen deutlichen Effizienzverlust auf, während Kohlenstoffnanoröhren-Zellen nur etwa 5 % ihrer Effizienz einbüßten, ohne nennenswerte strukturelle Schäden zu zeigen.

Professor Ravi Silva, Mitautor der Studie und Direktor des Instituts für fortgeschrittene Technologien an der Universität Surrey, erklärte: „Kohlenstoffnanoröhren-Elektroden können, was Indiumzinnoxid (ITO) nicht kann – sie vereinen hohe Leistung, hohe mechanische Festigkeit und niedrige Kosten. Diese Ergebnisse bringen flexible, skalierbare Solarenergietechnologie einen bedeutenden Schritt näher an die praktische Anwendung.“ Da Kohlenstoffnanoröhrenfilme mit einem ausgereiften Rolle-zu-Rolle-CVD-Verfahren hergestellt werden können, bietet diese Methode Potenzial für die Massenproduktion.

Darüber hinaus trägt der Einsatz von Kohlenstoffnanoröhren als Ersatz für knappe indiumbasierte Materialien dazu bei, die Produktionskosten und die Umweltbelastung von Perowskit-Solarzellen zu reduzieren. Professor Zhang Wei fügte hinzu: „Unsere Forschung befasst sich mit einem der größten Hindernisse für die Kommerzialisierung – Kosten und Skalierbarkeit. Flexible, leichte Solarmodule wie diese könnten eine breite Palette von Produkten mit Energie versorgen, von tragbarer Elektronik bis hin zu Baumaterialien der nächsten Generation.“

Weitere Informationen: Autoren: Jing Zhang et al., Titel: „Integrating Single-Wall Carbon Nanotubes to Bridge the Stability Gap in Scalable and Fabricable Flexible Perovskite Solar Modules“, veröffentlicht in: Joule (2025). Zeitschrifteninformationen: Joule