Das Team um Akademiemitglied Li Yongfang und Forscher Meng Lei vom Institut für Chemie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften hat einen neuen Fortschritt im Bereich der Perowskit-organischen Tandem-Solarzellen erzielt. Die von ihnen entwickelte Vorrichtung erreichte nach unabhängiger Zertifizierung eine stationäre photoelektrische Umwandlungseffizienz von 28,04 % und stellte damit einen neuen Weltrekord für die photoelektrische Umwandlungseffizienz dieses Vorrichtungstyps auf.

Herkömmliche Einfachsolarzellen nutzen nur ein einziges lichtabsorbierendes Material und können Photonen unterschiedlicher Energie nur schwer effizient nutzen. Die von diesem Team entwickelten Perowskit-organischen Tandem-Solarzellen stapeln zwei photovoltaische Materialien übereinander, die das Sonnenlicht schichtweise absorbieren können, was theoretisch eine höhere photoelektrische Umwandlungseffizienz ermöglicht. Darüber hinaus zeichnet sich diese neue Art von Solarzelle durch ihre Dünnheit, Leichtigkeit und Flexibilität aus. In Zukunft könnte sie in Szenarien mit hohen Anforderungen an die Gewichtsreduzierung eingesetzt werden, wie z. B. gebäudeintegrierte Photovoltaik, tragbare Energiequellen, Wearables, Drohnen und die Energieversorgung im Weltraum.

Um die bisherigen Mängel von Perowskit-organischen Tandem-Solarzellen wie Leistungsabfall und unzureichende Stabilität zu beheben, führte das Forschungsteam ein neuartiges Additivmolekül namens TDB ein. Dies ermöglicht eine ganzheitliche Regulierung über den gesamten Zyklus von der Herstellung bis zum Betrieb und bietet eine wirksame Strategie zur Behebung der technischen Schwachstellen dieser Vorrichtungen. Die Ergebnisse wurden am 13. Juli in der internationalen Fachzeitschrift „Nature“ veröffentlicht.

Nach unabhängiger Zertifizierung erreichte die mit dieser Technologie hergestellte Perowskit-organische Tandem-Solarzelle eine stationäre photoelektrische Umwandlungseffizienz von 28,04 % und stellte damit einen neuen Weltrekord auf. Auch die Stabilität der Vorrichtung erwies sich als recht gut: Nach 625 Stunden Dauerbetrieb unter Lichteinwirkung konnte sie noch 90 % ihrer anfänglichen photoelektrischen Umwandlungseffizienz aufrechterhalten. In Zukunft könnte diese neuartige Solarzelle die Energieversorgung für bodengestützte Gebäude, den Verkehr, intelligente Wearables sowie Satelliten und andere Raumfahrtanwendungen sicherstellen.