Bahnbrechende Solarzellen nutzen Innenbeleuchtung

Ein internationales Team unter der Leitung des University College London (UCL) hat eine langlebigere Perowskit-Solarzelle entwickelt, die effizient Energie aus Innenbeleuchtung gewinnen kann. Die Technologie verspricht, dass stromsparende Geräte wie Tastaturen, Fernbedienungen, Alarmanlagen, Sensoren usw. ohne Batterien betrieben werden können.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Silizium-Solarzellen kann die Zusammensetzung von Perowskit so angepasst werden, dass bestimmte Wellenlängen des Innenraumlichts besser absorbiert werden. Das Material enthält jedoch häufig kristalline Defekte (sogenannte „Fallen“), die Elektronen einfangen, den Stromfluss unterbrechen und die Degradation fördern.

In der in Advanced Functional Materials veröffentlichten Studie kombinierte das Team drei Chemikalien, um diesen Defekt zu reduzieren, darunter RbCl (Rubidiumchlorid), das das gleichmäßige Wachstum der Perowskitkristalle unterstützt und Spannungen reduziert, sowie zwei weitere Chemikalien, die Iodid- und Bromidionen stabilisieren und so verhindern, dass sie sich trennen und die Leistung beeinträchtigen.

„Die Solarzelle weist viele Defekte auf, wie ein in Stücke geschnittener Kuchen. Die drei von uns hinzugefügten ‚Zutaten‘ haben den Kuchen miteinander verbunden, sodass der Strom leichter fließen kann. Der kombinierte Effekt ist stärker als der der einzelnen Komponenten“, erklärt Hauptautor Siming Huang, ein Doktorand am UCL.

Dadurch erreichte die Zelle einen Umwandlungswirkungsgrad von 37,6 % des Innenlichts bei einer Intensität von 1.000 Lux (entspricht der Helligkeit eines Büros) und stellte damit einen Weltrekord für eine für Innenbeleuchtung optimierte Perowskitzelle mit einer Bandlücke von 1,75 eV auf. Die erwartete Lebensdauer beträgt über fünf Jahre und ist damit deutlich höher als die Wochen oder Monate früherer Modelle.

Tests zeigten, dass die neue Batterie nach mehr als 100 Tagen noch 92 % ihrer ursprünglichen Leistung besaß, verglichen mit 76 % bei der Kontrollprobe. Unter extremen Bedingungen (300 Stunden Dauerlicht bei 55 °C) behielt die neue Batterie 76 % ihrer Leistung, während die Kontrollprobe nur 47 % erreichte.

Außerordentlicher Professor Mojtaba Abdi Jalebi (UCL) sagte: „Milliarden kleiner, stromverbrauchender Geräte sind derzeit auf den Austausch von Batterien angewiesen, eine nicht nachhaltige Praxis. Unsere Perowskit-Solarzellen könnten mehr Energie speichern, länger halten und weniger kosten, da sie aus gängigen Materialien bestehen, einfach herzustellen sind und sogar wie eine Zeitung gedruckt werden können.“