„Man kann die effizientesten Solarzellen herstellen, aber es wird nichts nützen, wenn sie nicht stabil sind“, beschreibt Lynn Loo eine der größten Schwachstellen von Perowskit-Solarzellen. Gemeinsam mit ihrem Team hat die Ingenieurin nach einem Weg gesucht, die Haltbarkeit der Solarzellen zu erhöhen – mit Erfolg.

Es könnte so schön sein: Solarsysteme, die mit den Perowskit-Kristallstrukturen arbeiten, lassen sich deutlich günstiger produzieren als herkömmliche Silizium-Solarzellen und absorbieren das Sonnenlicht trotzdem effizient. Dass die Perowskit-Solarzellen bisher aber keinesfalls marktreif sind, liegt unter anderem daran, dass sie einfach nicht stabil genug sind.

Erste Prototypen, die in den Jahren 2009 bis 2012 entstanden, waren schon nach wenigen Minuten unbrauchbar. Seither hat es einige Fortschritte gegeben. Mit den Garantie-Versprechen zwischen 20 und rund 30 Jahren, die Hersteller auf Silizium-Solarzellen geben, können die Perowskit-Projekte aber bei Weitem nicht mithalten.

Das Forschungsteam von Professorin Lynn Loo hat jetzt aber eine Solarzelle gebaut, die laut ihren Einschätzungen etwa 30 Jahre lang Leistungen über dem üblichen Industriestandard erbringen könnte. Ihre Ergebnisse haben sie in einem Artikel im Science-Journal veröffentlicht.

Loos Mitarbeiter Xiaoming Zhao hat gemeinsam mit Kollegen eine besonders dünne Deckschicht entwickelt. Die wurde zwischen der absorbierenden Perowskit-Schicht und einer ladungstragenden Schicht aus Kupfersalz und anderen Substanzen aufgetragen, und sollte verhindern, dass der Perowskit-Halbleiter wie bisher nach Wochen oder Monaten durchbrennt. Die Idee dafür ist nicht neu, die Zeitspanne, um die Zhaos Schicht die Lebensdauer der Halbleiter verlängert, aber schon.

Um herauszufinden, wie lange der vielversprechendste Prototyp tatsächlich halten könnte, starteten die Forschenden einen beschleunigten Alterungsprozess. Dabei wurden vier Halbleiter permanent mit Licht bestrahlt und jeweils unterschiedlichen Temperaturen ausgesetzt. Aus den gesammelten Daten erstellten Zhao und seine Kollegen dann eine entsprechende Prognose. Das Ergebnis: Bei kontinuierlicher Beleuchtung und einer Durchschnittstemperatur von 95 Grad könnten die Solarzellen mindestens fünf Jahre lang über 80 Prozent ihrer Höchstleistung erbringen.

Nach gängigen Standards umgerechnet dürfte das in einer Gegend wie Princeton rund 30 Jahren Betrieb im Freien entsprechen, so Professorin Lynn Loo.

„Es ist sehr glaubwürdig“, zitiert die Princeton University in ihrer Pressemitteilung den Phyiker Joseph Berry, der selbst nicht am Projekt beteiligt war: „Einige Leute werden immer noch sehen wollen, ob es tatsächlich funktioniert. Aber verglichen mit vielen anderen Prognoseversuchen ist das hier eine deutlich glaubwürdigere Forschung.“