{"id":78522,"date":"2022-01-15T02:26:00","date_gmt":"2022-01-15T01:26:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=78522"},"modified":"2022-01-14T09:33:25","modified_gmt":"2022-01-14T08:33:25","slug":"photonen-recycling-der-schluessel-zu-hocheffizienten-perowskit-solarzellen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/photonen-recycling-der-schluessel-zu-hocheffizienten-perowskit-solarzellen\/","title":{"rendered":"Photonen-Recycling \u2013 der Schl\u00fcssel zu hocheffizienten Perowskit-Solarzellen"},"content":{"rendered":"\n
Forschende der TU Dresden haben in Kooperation mit Teams der Seoul National University (SNU) und der Korea University (KU) die wichtige Rolle der Wiederverwendung von Photonen (bekannt als \u201ePhotonenrecycling\u201c) und von Lichtstreuungseffekten in Perowskit-Solarzellen und damit einen Weg zu einer hocheffizienten Solarenergieumwandlung gezeigt. <\/p>\n\n\n\n
Metallhalogenid-Perowskite sind auf gro\u00dfes Interesse als Halbleiter der n\u00e4chsten Generation f\u00fcr die Solarenergieumwandlung gesto\u00dfen. Seit der ersten Demonstration eines Wirkungsgrades von 3,8% im Jahr 2009 sind diese rapide gestiegen und hochmoderne Perowskit-Solarzellen weisen Wirkungsgrade von \u00fcber 25% auf, nahe den Rekordwirkungsgraden der Silizium-Photovoltaik. Dieses schnelle Wachstum w\u00e4hrend des letzten Jahrzehnts wirft die Frage auf, ob Perowskit-Solarzellen in der Lage sein werden, die obere (thermodynamische) Grenze des photovoltaischen Wirkungsgrads zu erreichen, die bei 34 % liegt. Um diesem Ziel n\u00e4her zu kommen, muss die Solarzelle nicht nur ein guter Lichtabsorber, sondern auch ein guter Lichtemitter sein.<\/p>\n\n\n\n
Das Team am Dresden Integrated Center for Applied Physics and Photonic Materials (IAPP) der TU Dresden zeigt die Rolle des Photonen-Recycling-Effekts auf: Wenn ein Photon in reabsorbierende Halbleiter wie Perowskite eingestrahlt wird, kann es vom Emitter selbst wieder absorbiert werden und durch Photolumineszenz ein neues Photon erzeugen. Ein solcher Prozess des Reabsorbierens und Reemittierens der Photonen wird als Photonenrecycling<\/em> bezeichnet. Obwohl dieses Ph\u00e4nomen bereits von mehreren Forschungsgruppen nachgewiesen wurde, konnte sein praktischer Beitrag zur Effizienz von Perowskit-Solarzellen bisher nicht nachgewiesen werden. Das IAPP-Team demonstrierte nun, dass Photonenrecycling und Lichtstreuungseffekte die Lichtemissionseffizienz um einen Faktor von circa f\u00fcnf verbessern, wodurch die Photospannung von Perowskit-Solarzellen signifikant verbessert wird.<\/p>\n\n\n\n
Diese Arbeit weist somit die praktischen Vorteile des Photonenrecyclings in Perowskit-Solarzellen auf. \u201ePerowskite sind bereits gute Absorber. Jetzt ist es an der Zeit, ihre Lichtemissionsf\u00e4higkeit zu verbessern, um ihre bereits hohen Leistungsumwandlungs-effizienzen noch weiter zu steigern\u201c, sagt Dr. Changsoon Cho, der die Arbeit als Humboldt-Forschungsstipendiat am IAPP leitete. \u201eDas Verst\u00e4ndnis des Photonenrecyclings ist ein entscheidender Schritt in diese Richtung.\u201c Es ist damit \u00e4u\u00dferst wahrscheinlich, dass der Beitrag des Photonenrecyclings zusammen mit der Unterdr\u00fcckung verschiedener optoelektrischer Verluste in Zukunft zu einer weiteren Leistungssteigerung f\u00fchren wird. Die obere Grenze f\u00fcr den Wirkungsgrad der Perowskit-Solarzellen steigt mit Hilfe des Photonenrecyclings von 29,2% auf 31,3%.<\/p>\n\n\n\n
\u201eMit den vorliegenden grundlegenden Erkenntnissen \u00fcber die Rolle des Photonenrecyclings haben wir eine einzigartige M\u00f6glichkeit, die Effizienz von Perowskit-Solarzellen weiter zu steigern und dieser Technologie damit immer bessere Aussichten zu bieten, mit der etablierten siliziumbasierten Photovoltaik zu konkurrieren\u201c, f\u00fcgt Prof. Yana Vaynzof, Professorin f\u00fcr Neuartige Elektronik-Technologien am Institut f\u00fcr Angewandte Physik und dem Center for Advancing Electronics Dresden (cfaed), hinzu. Tats\u00e4chlich motivieren die Verbesserungen des Potenzials von Perowskit-Solarzellen dazu, die Kommerzialisierung dieser Technologie weiter voranzutreiben. \u201eUnsere Forschung zeigt das Potenzial der Technologie, aber es sind noch viele weitere Anstrengungen in Forschung und Entwicklung erforderlich, bevor die Technologie in die Massenproduktion gehen kann\u201c, erkl\u00e4rt Prof. Karl Leo, Leiter des IAPP und Tr\u00e4ger des Europ\u00e4ischen Erfinderpreises.<\/p>\n\n\n\n