Perowskite: Erforschung blei- und zinnfreier Perowskit-Solarzellen mit Vakuumverfahren

Laufzeit: 1.8.2018-31.7.2020

Fördersumme: 382.686,00€

Die Zuwendung wird aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und aus Steuermitteln auf Grundlage des von den Abgeordneten des Sächsischen Landtags beschlossenen Haushaltes zur Verfügung gestellt.

Kurzbeschreibung: Perowskit-Solarzellen sind eine neuartige Form von Photovoltaik zur Umwandlung von Licht in elektrische Energie mit enormem Potential zu günstiger Herstellung und hohen Effizienzen. Andere Forschungsvorhaben konnten bereits Zellen mit über 20% Effizienz herstellen, die zudem mit kostengünstigen und leicht verfügbaren verfügbaren Ausgangsmaterialien arbeiten. Leider sind die bisher verwendeten Materialsysteme blei- oder zinnbasiert und damit toxisch und teilweise sogar wasserlöslich. Für Perowskitsolarzellen ohne Blei- und Zinn-Verbindungen konnten bisher keine Effizienzen von über 1% gezeigt werden. Dieses Vorhaben macht sich die Findung eines neuen blei- und zinnfreien Materialsystems zur Aufgabe, welches in Photovoltaik-Elementen Energiekonversions-Effizienzen von mindestens 2% (als Startpunkt für weitere Optimierungen) erreicht. Hierfür gibt es theoretische Vorüberlegungen, welche verschiedene Pfade zulassen, die toxischen Komponenten im Perowskit-Ionenkristall etwa durch organische Substanzen, und andere Matallionen zu ersetzen. Zur technischen Umsetzung setzt das hier beschriebene Projekt im Unterschied zu den meisten bisherigen Arbeiten an Perowskit-Solarzellen nicht auf Flüssigprozessierung sondern auf Vakuumverfahren in der Abscheidung der Materialien. Diese ermöglichen ein erhöhtes Maß an Kontrolle und mehr Freiheitsgrade in der Prozessierung, was sowohl die Materialauswahl in der Forschungsphase, die Prozessstabilität wie auch die Verlässlichkeit der späteren Bauteile positiv beeinflusst bzw. beeinflussen sollte. Da der Einsatz solcher Zellen im Praxisfall vor allem in sogenannten Tandem-Strukturen erfolgt, bei denen mehrere einzelne Photovoltaik-Elemente aufeinander gestapelt werden, um die Effizienz zu erhöhen, werden alle in diesem Projekt hergestellten Bauelemente stets unter dem Gesichtspunkt der Kompatibilität in Mehrfachabsorber-Systemen betrachtet.