Ein Forschungsteam der Universität Manchester hat kürzlich einen wichtigen Durchbruch im Bereich der Perowskit-Solarzellen erzielt und die Lebensdauer der Zellen durch Materialdesign auf molekularer Ebene signifikant verbessert. Experimentelle Daten zeigen, dass mit Amidinliganden modifizierte Perowskitzellen nach 1100 Stunden Dauerbetrieb bei 85 °C 95 % ihres anfänglichen Wirkungsgrades beibehalten. Damit wird ein wichtiges Hindernis für die kommerzielle Anwendung dieser Technologie beseitigt.

Traditionelle dreidimensionale Perowskitmaterialien weisen zwar hohe Lichtabsorptionskoeffizienten auf, ihre Kristallstruktur neigt jedoch unter thermischer Belastung zu Mikrorissen, was zu erhöhten Ladungsrekombinationsraten führt. Das Team um Professor Thomas Ansopoulos führte Amidinliganden als molekularen „Klebstoff“ ein und bildete durch präzise Steuerung des geordneten Wachstums der niedrigdimensionalen Perowskitphase auf der Zellenoberfläche eine nur 5 Nanometer dicke, dichte Schutzschicht. Diese Schichtstruktur verhindert nicht nur das Eindringen von Wasser und Sauerstoff, sondern erhöht durch die Reduzierung von Korngrenzendefekten auch die Ladungsträgermobilität um 40 %.

Das Forschungsteam entwickelte einen Prototyp mit einem Wirkungsgrad von 25,4 %, der in beschleunigten Alterungstests, die 25 Jahre Außeneinsatz simulierten, eine um 82 % geringere Leistungsverschlechterung im Vergleich zu herkömmlichen Strukturen aufwies. Professor Ansopolos erklärte: „Die zweizähnige Chelatisierung durch die Amidinliganden führt zur Bildung starker chemischer Bindungen zwischen der Perowskitschicht und der Elektronentransportschicht. Diese Grenzflächenoptimierung löst das Problem der durch hohe Temperaturen verursachten Phasentrennung grundlegend.“ Experimente zeigen, dass die optimierte Zelle nach 3000 Stunden Dauerbetrieb bei 60 °C einen Wirkungsgrad von über 92 % ihres Ausgangswertes beibehält.

Diese in *Science* veröffentlichte Errungenschaft ist ein entscheidender Schritt hin zur praktischen Anwendung von Perowskit-Solarzellen. Das Forschungsteam arbeitet derzeit mit Photovoltaikunternehmen an der Entwicklung von Rolle-zu-Rolle-Druckverfahren. Diese sollen die Kosten für Ligandenlösungen auf unter 0,30 US-Dollar pro Quadratmeter senken. Durch die kontinuierliche Optimierung der Materialsysteme und Verpackungstechnologien wird erwartet, dass diese neuartige Perowskit-Solarzelle innerhalb von fünf Jahren im Netzmaßstab eingesetzt werden kann.

Weitere Informationen: Autoren: Xiaoming Chang et al., Titel: „Dimensional Engineering of Multivalent Ligand-Regulated Trans-Perovskite Solar Modules“, veröffentlicht in: *Science* (2026). Zeitschrifteninformationen: Science