Revolutionärer Durchbruch: fortschrittliche Solarmodule mit erhöhter Effizienz

Wissenschaftler aus Hongkong haben einen wesentlichen Mangel von Perowskit-Solarmodulen identifiziert und behoben und damit den Weg für deren weitverbreiteten Einsatz und eine verbesserte Effizienz bei der Umwandlung von Solarenergie geebnet .

Durchbruch in der Solarenergie

Perowskit-Panels: Potenzial und Herausforderungen

{{|0|}} Experten der School of Engineering der Hong Kong University of Science and Technology (HKUST) ist ein bedeutender Durchbruch auf dem Gebiet der Solarenergie gelungen. Sie entdeckten und lösten ein Problem, das zuvor die weit verbreitete Einführung hocheffizienter Perowskit-Solarmodule verhindert hatte.

Moderne kommerzielle Solarmodule weisen typischerweise Leistungsumwandlungswirkungsgrade (ECEs) in diesem Bereich auf von 15 -20 %. Das bedeutet, dass sie unter optimalen Bedingungen nicht mehr als ein Fünftel des auf sie treffenden Sonnenlichts in Strom umwandeln können. Bei ungünstigen Wetterbedingungen ist dieser Wert sogar noch niedriger.

Vorteile der Perowskit-Technologien

Durch den Einsatz von Perowskit kann ein EPE von bis zu 33 % erreicht werden ist deutlich höher als bei herkömmlichen Panels. Darüber hinaus zeichnen sich Perowskit-Solarzellen durch geringere Produktionskosten und Umweltfreundlichkeit aus. Sie können in verschiedenen Farbvarianten hergestellt werden und erleichtern so die Integration in die städtische Umgebung.

Schlüsselproblem und Lösung

{{||}} Perowskit hatte jedoch einen erheblichen Nachteil: Instabilität bei plötzlichen Temperaturschwankungen und längerer Einwirkung von Feuchtigkeit und Sauerstoff. Dieses Problem war das Haupthindernis für die kommerzielle Anwendung von Perowskit-Panels in großem Maßstab.

Ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von HKUST Associate Professor Zhou Yuanyuan untersuchte die Mikrostruktur von Perowskit und fanden heraus, dass die kristallinen Körner des Materials Konkavitäten auf der Oberfläche aufweisen. Diese Unregelmäßigkeiten beeinträchtigen die strukturelle Integrität des Perowskitfilms und führen zu dessen Versagen unter verschiedenen Betriebsbedingungen.

Innovative Verarbeitungsmethode

Forscher haben eine Methode zur Verarbeitung von Perowskitmaterial mithilfe des Tensidmoleküls Tridecafluorhexan-1-Kaliumsalz entwickelt - Sulfonsäure. Dieser Ansatz fördert die Ionendiffusion bei der Herstellung von Folien für Solarmodule.

Solarzellen, die aus verarbeitetem Perowskitmaterial hergestellt wurden, haben eine verbesserte Effizienz und Stabilität unter Bedingungen hoher Luftfeuchtigkeit und Temperatur sowie bei Temperaturwechsel- und Maximum-Power-Point-Tracking-Tests gezeigt.

Die Struktur und Geometrie einzelner Kristallkörner spielen eine Schlüsselrolle für die Leistung von Perowskit-Halbleitern und Solarzellen, sagte Zhou.

Glossar

• HKUST – Hong Kong University of Science and Technology, eine führende Bildungseinrichtung im Bereich der Ingenieurs- und Technologieforschung
• Perowskit – eine Materialklasse mit einer besonderen Kristallstruktur, die für den Einsatz in der Solarenergie vielversprechend ist
• EPE – Umwandlungseffizienzenergie, ein Maß für die Fähigkeit von Sonnenkollektoren, Sonnenlicht in Elektrizität umzuwandeln
• Zhou Yuanyuan – Außerordentlicher Professor an der HKUST, Leiter einer Forschungsgruppe arbeitet an der Verbesserung von Perowskit-Solarzellen
• Tridecafluorhexan-1-sulfonsäure-Kaliumsalz ist ein Tensid, das zur Verarbeitung von Perowskit-Material verwendet wird

Referenzen

• interessanttechnik

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