de.wedoany.com-Bericht: Einem Forscherteam der Fakultät für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik der Kunming University of Science and Technology unter der Leitung der Professoren Chen Jiangzhao und Yu Yue ist in Zusammenarbeit mit mehreren Hochschulen und Unternehmen ein technologischer Durchbruch bei der Grenzflächenkontrolle der rückseitigen Perowskit-Solarzelle gelungen. Nach unabhängiger Zertifizierung durch Dritte erreicht die photoelektrische Umwandlungseffizienz einer kleinen Einzelzelle 27,12 %, und die Umwandlungseffizienz eines großflächigen Photovoltaikmoduls mit 655,2 cm² stabilisiert sich bei 22,25 %. Damit konnte die Leistungslücke zwischen Laborbauelementen und Serienmodulen deutlich verringert werden.
Die rückseitige Perowskit-Solarzelle verwendet eine selbstorganisierte Monoschicht als Lochtransportschicht und bietet die Vorteile einer Niedertemperatur-Herstellung und geringer Kosten. Sie gilt als Schwerpunktrichtung der Photovoltaikindustrie. Allerdings schränken Probleme wie die Neigung zur Agglomeration der selbstorganisierten Moleküle, ungleichmäßige Filmbildung, viele Defekte an der Unterseite des Perowskit-Films, schwache Haftung sowie Grenzflächen-Restspannungen die großtechnische Produktion dieser Technologie ein.
Das Forschungsteam schlug eine Strategie zur kooperativen Steuerung von weichen supramolekularen Wirt-Gast-Systemen vor und führte schwach Lewis-basische Moleküle zur Modifizierung der vergrabenen Grenzfläche ein. Dank ihrer schalenförmigen Hohlraumstruktur erfüllen diese Moleküle gleichzeitig vier Schlüsselfunktionen: gleichmäßiges Verteilen des selbstorganisierten Films zur Beseitigung von Leckpfaden; Auffüllen von Grenzflächendefekten durch Koordination funktioneller Gruppen zur Reduzierung von Energieverlusten; Abschwächung innerer Spannungen durch thermische Ausdehnung und Kontraktion mittels eines flexiblen Gerüsts; sowie Überbrückung der Lochtransportschicht und der Perowskit-Absorptionsschicht durch bidirektionale chemische Bindungen zur Unterdrückung von Ionenwanderung.
Dauerhaftigkeitstests zeigen, dass das Bauelement nach 2125 Stunden kontinuierlicher Bestrahlung mit Standard-Sonnenlicht noch 97,4 % seiner ursprünglichen Effizienz behält; nach 2000 Stunden Alterung in einer feuchtwarmen Umgebung mit 85 °C und 85 % relativer Luftfeuchtigkeit bleibt die Leistung bei 90,7 % des Ausgangswerts. Damit konnte die Stabilitätsschwäche der Perowskit-Solarzelle verbessert werden.
Das Forschungsteam hat gemeinsam mit Photovoltaikunternehmen die Herstellung großflächiger Module abgeschlossen. Der gesamte Modifizierungsprozess ist mit bestehenden Beschichtungsanlagen für die Serienproduktion kompatibel und erfordert keine wesentlichen Umbauten der Produktionslinie, sodass die Einführungskosten kontrollierbar sind. Die Technologie kann in Bereichen wie gebäudeintegrierte Photovoltaik-Halbdurchsicht-Fassaden, flexible tragbare Ladegeräte, Fahrzeug-Photovoltaikmodule für neue Energiefahrzeuge sowie Perowskit/Silizium-Tandem-Solarzellen eingesetzt werden.
