{"id":115939,"date":"2026-07-11T09:26:00","date_gmt":"2026-07-11T07:26:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=115939"},"modified":"2026-07-11T12:30:31","modified_gmt":"2026-07-11T10:30:31","slug":"perowskit-dreifachsolarzellen-noch-effizienter-mit-go-sam-doppelschicht","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/perowskit-dreifachsolarzellen-noch-effizienter-mit-go-sam-doppelschicht\/","title":{"rendered":"Perowskit-Dreifachsolarzellen: Noch effizienter mit GO\/SAM Doppelschicht"},"content":{"rendered":"\n

Perowskit-Halbleiter wandeln Sonnenlicht effizient in elektrische Energie um, dar\u00fcber hinaus sind sie g\u00fcnstig und superleicht. <\/p>\n\n\n\n

Ein Team am HZB hat eine Dreifachsolarzelle aus drei unterschiedlichen Perowskit-Halbleitern mit einer neuartigen Doppelschicht aus Graphenoxid und SAM als Lochleiter entwickelt. Sie konnten zeigen, dass diese Doppelschicht sowohl den Wirkungsgrad als auch die Langzeitstabilit\u00e4t deutlich steigert. Der Wirkungsgrad der neuartigen Perowskit-Dreifachsolarzelle betr\u00e4gt 27,3% und f\u00e4llt auch nach mehr als 770 Stunden in Betrieb kaum ab. Die Studie ist in der renommierten Fachzeitschrift Joule erschienen.<\/p>\n\n\n\n

Perowskit-basierte Photovoltaikzellen k\u00f6nnen hohe Wirkungsgrade (PCE) erreichen. Kombiniert man zwei oder mehr unterschiedliche Perowskit-Halbleiter mit unterschiedlichen Bandl\u00fccken zu einer Perowskit-Mehrfachsolarzelle, wird das Sonnenspektrum noch besser genutzt, so dass der Wirkungsgrad steigt. All-Perowskit-Mehrfachsolarzellen punkten nicht nur mit potenziell sehr niedrigen Herstellungskosten, sondern auch mit geringem Gewicht und der Option, sie auf flexiblen Tr\u00e4gerstrukturen aufzubringen.  <\/p>\n\n\n\n

Ein komplexer „Big Mac“ <\/h4>\n\n\n\n

Das HZB-Team verwendete gleich drei verschiedene Perowskit-Absorber mit verschiedenen Bandl\u00fccken. Werden diese aufeinandergestapelt, entsteht eine sehr komplexe monolithische Perowskit-Dreifachsolarzelle. Der Fokus dieser Studie lag auf der Verbindungsschicht zwischen der mittleren und hinteren Perowskit-Teilzelle. \u201eDas kann man sich wie einen Big Mac vorstellen, bei dem die drei Br\u00f6tchen jeweils durch unterschiedliche Bel\u00e4ge getrennt sind. Hier w\u00e4re das der Belag zwischen dem mittleren und dem unteren Br\u00f6tchen\u201c, erkl\u00e4rt Prof. Dr. Steve Albrecht, der am HZB die Abteilung f\u00fcr Perowskit-Tandemsolarzellen leitet. Die hintere Absorberschicht besteht dabei aus einem Perowskit-Halbleiter mit niedriger Bandl\u00fccke auf Zinn-Blei-Basis. Die Wechselwirkung zwischen dieser Perowskit- und der Lochtransportschicht gilt als wichtigster Hebel, um Effizienz und Stabilit\u00e4t zu verbessern. Als Lochtransportschicht wird \u00fcblicherweise das Polymer PEDOT:PSS, verwendet, allerdings f\u00fchrt dies zu Verlusten durch Absorptionsprozesse und auch die Stabilit\u00e4t l\u00e4sst noch zu w\u00fcnschen.<\/p>\n\n\n\n

Lochleitung verbessert<\/h4>\n\n\n\n

\u201eWir haben dann systematisch den Einfluss verschiedener Lochleiterschichten auf die Eigenschaften von Zinn-Blei-Perowskiten, und damit auch auf die neuartigen Dreifachsolarzellen, untersucht\u201c, sagt Dr. Philipp Tockhorn, Gruppenleiter am HZB. \u201eIn bleibasierten Perowskitsolarzellen hatten wir bereits sehr erfolgreich so genannte Selbstorganisierte Monoschichten (SAMs) als lochleitende Kontaktschichten etabliert, daher lag es nahe, diese auch in Zinn-Blei-Perowskiten und Dreifachzellen verwenden\u201c, sagt Kevin Prince, geteilter Erstautor der Studie und Postdoc am HZB. SAMs bestehen aus gr\u00f6\u00dferen organischen Molek\u00fclen, welche sich bei der Herstellung der Schicht wie von selbst zu einer Monolage anordnen. SAMs allein funktionieren jedoch in diesen Zinn-Blei-Perowskiten nicht so gut, da der Abtransport der Lochladungen ineffizient ist. \u201eDaher experimentierten wir mit weiteren Schichten als einer Art Unterlage unter der SAM-Schicht\u201c, erkl\u00e4rt Yeonghun Yun, ebenfalls Erstautor und Postdoc im Team. Schlie\u00dflich stellten sie fest: eine Lage Graphenoxid (GO) unter der SAM-Schicht verbessert die Grenzfl\u00e4che morphologisch und elektronisch und erm\u00f6glicht dadurch einen effizienteren Ladungstransport.<\/p>\n\n\n\n

Effizienz und Stabilit\u00e4t gesteigert<\/h4>\n\n\n\n

Das Team f\u00fchrte daher die GO\/SAM-Doppelschicht anstelle einer herk\u00f6mmlichen PEDOT:PSS-Schicht in eine Perowskit-Dreifachsolarzelle ein. Dadurch wurden auch die optischen Verluste deutlich verringert. \u201eWir konnten mit den Dreifach-Solarzellen eine Effizienz von 27,3 %<\/strong> erreichen, das geh\u00f6rt zu den h\u00f6chsten Werten f\u00fcr diese Technologie\u201c, sagt Albrecht. Dar\u00fcber hinaus bewiesen sich die Dreifachsolarzellen mit GO\/SAM auch im Dauerbetrieb: Noch nach 770 Stunden Dauerbetrieb behielten sie \u00fcber 90 % ihres urspr\u00fcnglichen Wirkungsgrads, eine Rekordstabilit\u00e4t f\u00fcr diese Solarzellenarchitektur. \u201eUnsere Analysen deuten darauf hin, dass sich mit dieser Architektur die Effizienz auf \u00fcber 30 % steigern l\u00e4sst, wenn wir die Qualit\u00e4t der einzelnen Perowskitschichten und Verbindungsschichten noch weiter verbessern\u201c, sagt Albrecht.<\/p>\n\n\n\n