Perowskit-​Solarzellen erreichen hohe Wirkungs­grade, scheitern jedoch oft an Tempe­ra­tur­schwan­kungen. Neue mole­kulare Ansätze stabi­li­sieren Material und Grenz­flächen, steigern die Effizienz und ermög­lichen erstmals robuste Anwen­dungen unter extremen Bedin­gungen – von Dächern bis zur Raumfahrt.

An der LMU herge­stellte Perowskit-​Solarzellen sollen der Frage nach der Bestän­digkeit gegenüber extremen Tempe­ra­tur­schwan­kungen auf den Grund gehen.

Perowskit-​Solarzellen gelten als Hoff­nungs­träger der Photo­voltaik: Sie sind kosten­günstig herstellbar und erreichen bereits heute hohe Wirkungs­grade. Doch ihre Achil­les­ferse liegt in der mecha­ni­schen Stabi­lität. Gerade unter realen Bedin­gungen – etwa bei täglichen Tempe­ra­tur­wechseln zwischen Frost und Hitze – geraten die Mate­rialien unter Stress. Unter­schied­liche Ausdeh­nungen innerhalb der Zell­struktur führen zu Span­nungen, die Risse, Ablö­sungen und letztlich Leis­tungs­ab­fälle verur­sachen. Besonders ausge­prägt ist dieses Problem im Weltraum, wo Solar­zellen in kurzer Zeit Tempe­ra­tur­schwan­kungen zwischen etwa ‑80 und +80 Grad Celsius ausge­setzt sind.

Forschende der Ludwig-​Maximilians-​Universität München (LMU) um Dr. Erkan Aydin haben genau hier angesetzt und eine neue Strategie entwi­ckelt, um diese Schwach­stelle gezielt zu adres­sieren. Ihr Fokus liegt auf der Stabi­li­sierung der Korn­struktur im Perowskit-​Material sowie der Grenz­flächen innerhalb der Solar­zelle, insbe­sondere der Verbindung zwischen Perowskit-​Schicht und Substrat. Ziel ist es, die Zellen wider­stands­fä­higer gegenüber ther­mi­scher Mate­ri­al­er­müdung zu machen – ein entschei­dender Schritt für Anwen­dungen unter extremen Umwelt­be­din­gungen. Die Ergeb­nisse wurden in Nature Commu­ni­ca­tions veröffentlicht. …

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