Forscher der Nanyang Technological University (NTU) in Singapur haben ultradünne Solarzellen entwickelt, die in Zukunft Autofenster, Wolkenkratzerfassaden und sogar Smart Glasses in stromerzeugende Oberflächen verwandeln könnten. Den Wissenschaftlern ist es gelungen, halbtransparente Perowskit-Solarzellen herzustellen, die etwa 10.000-mal dünner als ein menschliches Haar sind.
Das Forschungsteam gibt an, dass diese Zellen der nächsten Generation es ermöglichen könnten, Strom zu erzeugen, ohne das Design von Gebäuden, Fahrzeugen oder tragbaren Elektronikgeräten zu verändern. Auf diese Weise könnten Städte mehr erneuerbare Energie produzieren, ohne zusätzliche Landflächen oder große Dachpaneele zu benötigen.
Dank ihrer halbtransparenten und farbneutralen Struktur können diese Zellen problemlos in Bürotürme, Fenstersysteme und Glasfassaden integriert werden. Für Architekten und Bauunternehmen bedeutet dies eine Integration erneuerbarer Energien, ohne die ästhetische Erscheinung zu beeinträchtigen.
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Die neue Technologie nutzt das Material Perowskit, das durch niedrige Produktionskosten und eine hohe Lichtabsorptionskapazität besticht. Im Gegensatz zu herkömmlichen Silizium-Paneelen können diese Zellen nicht nur bei direktem Sonnenlicht, sondern auch unter indirektem und diffusem Licht Strom erzeugen. Besonders in dicht besiedelten Stadtzentren, in denen hohe Gebäude das Sonnenlicht blockieren, könnte diese Eigenschaft einen großen Vorteil bieten.
Bei der Herstellung der Solarzellen wurde ein industrielles Verfahren namens „thermische Verdampfung“ angewandt. In diesem Prozess werden die Materialien in einer Vakuumumgebung erhitzt, bis sie verdampfen, und setzen sich anschließend in ultradünnen Filmschichten auf der Oberfläche ab. So konnten die Forscher extrem homogene Perowskit-Schichten mit einer Dicke von nur 10 Nanometern erzeugen. Da der Produktionsprozess zudem ohne giftige Lösungsmittel auskommt, könnte dies die künftige Massenproduktion der Technologie erleichtern.### Wirkungsgrad von bis zu 12 %
Durch Variation der Dicke der Perowskit-Schicht entwickelte das Team sowohl opake (lichtundurchlässige) als auch halbtransparente Modelle. Während die opaken Modelle mit Dicken von 10, 30 und 60 Nanometern Wirkungsgrade von 7 %, 11 % bzw. 12 % lieferten, erreicht die 60 Nanometer dicke halbtransparente Version bei einer Lichtdurchlässigkeit von 41 % einen Energiewandlungswirkungsgrad von 7,6 %. Die Forscher betonen, dass dies eine der besten Leistungen ist, die bisher für halbtransparente Perowskit-Solarzellen aus vergleichbaren Materialien gemeldet wurden.
Das Team hat die Technologie bereits zum Patent angemeldet und arbeitet mit Industriepartnern zusammen, um den Produktionsprozess zu optimieren. Ziel der Forscher ist es, die Technologie auf den kommerziellen Markt zu bringen, sobald die Haltbarkeit erhöht und das System für größere Oberflächen angepasst wurde.
