Außergewöhnliche Haltbarkeit und ein Wirkungsgrad von 21,68 Prozent: Diese Erfolge bei der Forschung an halbtransparenten Perowskit-Solarzellen darf sich ein Team des südkoreanischen Instituts für erneuerbare Energien (KIER) seit Kurzem auf die Fahne schreiben.

Doch damit nicht genug: Die optimierten Solarzellen wurden in einem Projekt mit dem deutschen Forschungszentrum Jülich und dem Halbleiterhersteller Jusung Engineering obendrein so verbaut, dass sie sowohl die Vorder- als auch die Rückseite Licht zur Energiegewinnung nutzen konnten.

Die neu konsturierten Solarzellen sind laut Pressemitteilung des KIER die „effizientesten unter den Perowskit-Solarzellen mit transparenten Elektroden weltweit“ und sollen nach 240 Betriebsstunden noch 99 Prozent des ursprünglichen Wirkungsgrads aufwiesen.

Warum das so besonders ist? In halbdurchsichtigen Perowskit-Solarzellen kommen statt den üblichen Metallelektroden lichtdurchlässige Elektroden zum Einsatz. Die sorgten bisher dafür, dass die halbtransparenten Solarzellen instabiler und weniger effizient als herkömmliche Exemplare waren.

Indem Ahn SeJin, Ahn Seung-kyu, Yim Kanghoon und Naqvi Syed Dildar Haide vom KIER identifizierten, welche Prozesse zur Instabilität beitragen und den Wirkungsgrad hemmen, gelang es ihnen, die bisherigen Schwachpunkte der halbtransparenten Solarzellen zu bearbeiten.

Solarsysteme, die mit den Perowskit-Kristallstrukturen arbeiten, gelten als Zukunftsträger für die bislang stark silizium-getriebene Solarindustrie. Sie lassen sich deutlich günstiger produzieren als herkömmliche Solarzellen und absorbieren das Sonnenlicht trotzdem effizient – wäre da nicht die Instabilität, an der Forscher:innen wie die vom Südkoreanischen Institut für erneuerbare Energien noch arbeiten.

Nach der Optimierung verbauten Ahn SeJin und seine Kollegen die halbdurchsichtigen Perowskit-Zellen in Kooperation mit dem Halbleiterhersteller Jusung Engineering Co., Ltd. und dem deutschen Forschungszentrum Jülich zusätzlich in sogenannten Tandem-Solarzellen, also Solarzellen, die aus verschiedenen Materialien geschichtet werden um einen möglichst Großteil des Sonnenlichts umzuwandeln.

Die bifacialen Tandemsolarzellen, die nicht nur das von vorne einfallende Licht nutzten, sondern auch das von der Rückseite reflektierte Licht, erzielten laut KIER „hohe bifaciale äquivalente Wirkungsgrade von 31,5 Prozent für vierpolige und 26,4 Prozent für zweipolige Konfigurationen“. Das reflektierte Licht hatte dabei rund  20 Prozent des normalen Sonnenlichts betragen.