Ein Forschungsteam analysierte Zukunftsaussichten f\u00fcr neuartige Solarzellen aus Perowskiten. Die Ressourcen reichen f\u00fcr einen weltweiten Solarausbau.
\nNeuartige Solarzellen auf Basis von Perowskiten erm\u00f6glichen den f\u00fcr den Klimaschutz erforderlichen weltweiten Ausbau der Photovoltaik, sofern zugunsten einer industriellen Produktion einige der bislang eingesetzten Materialien durch Alternativen ersetzt werden; f\u00fcr andere Materialien ist rasch mit dem Ausbau der Produktion und der Lieferketten zu beginnen. Das hat eine deutsch-schwedische Forschungsgruppe unter Marburger Leitung herausgefunden, indem sie den Ressourcenbedarf der aufkommenden Perowskit-Photovoltaik analysierte. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler berichten im Fachblatt „Joule“ \u00fcber ihre Ergebnisse.
\nWill man den menschengemachten Klimawandel eind\u00e4mmen, so muss die Stromerzeugung aus Sonnenlicht weltweit erheblich ausgebaut werden. „Damit dies auch langfristig gelingt, muss der Wirkungsgrad der Solarmodule weiter kontinuierlich ansteigen und gleichzeitig der Energieverbrauch in der Herstellung sinken“, erkl\u00e4rte der Marburger Physiker Prof. Dr. Jan Christoph Goldschmidt, der die Forschungsarbeiten leitete. „Bislang gelingt das der Industrie auf Basis der Siliziumtechnologie, diese st\u00f6\u00dft aber mittelfristig an ihre Grenzen. Wir wollen eine wirklich nachhaltige Technologie entwickeln, deshalb denken wir jetzt schon an Probleme, die sich erst in zehn oder zwanzig Jahren stellen k\u00f6nnten.“
\nSolarzellen auf Basis von Perowskiten gelten als zukunftstr\u00e4chtige Technik, um leistungsf\u00e4hige Photovoltaikanlagen g\u00fcnstig herzustellen. „Perowskit bezeichnet eine Kristallstruktur, die jener des Minerals Kalziumtitanat \u00e4hnelt“, erl\u00e4uterte Goldschmidts Mitarbeiter Dr. Lukas Wagner. Er ist der Erstautor des Fachaufsatzes.
\nF\u00fcr Anwendungen in Solarzellen werden Perowskite aus Metall-Halogeniden verwendet. Diese Materialien vereinen einfache Herstellung und geringen Materialaufwand mit einem hohen Wirkungsgrad.
\nMit Perowskiten kann man Solarzellen bauen, die erheblich d\u00fcnner sind als die \u00fcblichen Siliziumzellen. Zudem kann man mit Perowskiten mehrere Solarzellen zu sogenannten „Tandemzellen“ \u00fcbereinanderstapeln. „Damit kann man die verschiedenen Farben des Lichts besser ausnutzen und so aus jedem Sonnenstrahl mehr elektrische Leistung herausholen“, f\u00fchrte Goldschmidt aus.
\nIst es m\u00f6glich, eine weltumspannende erneuerbare Energieversorgung mittels Photovoltaik auf Basis neuartiger Perowskitsolarzellen zu realisieren? Um diese Frage zu beantworten, analysierte das Forschungsteam den Materialbedarf, den die Herstellung von Tandem-Perowskitzellen erfordert, identifizierte potenzielle Versorgungsrisiken f\u00fcr jedes Material und stellte Richtlinien f\u00fcr die weitere Verbesserung von Material und den Bau der Ger\u00e4te auf.
\n„Die Antwort auf die Frage lautet Ja!“, sagte Wagner,. „aber unserer Analyse zufolge k\u00f6nnte es zu Versorgungsengp\u00e4ssen beim Element C\u00e4sium kommen, das h\u00e4ufig in Perowskit-Tandemsolarzellen mit hohen Wirkungsgraden verwendet wird.“ Einen weiteren Schwachpunkt sieht die Forschungsgruppe in der Nutzung von Indium, das derzeit oft beim Bau von Elektroden verwendet wird. „Perowskit-Solarzellen k\u00f6nnen nur dann einen signifikanten Beitrag zum Klimaschutz leisten, wenn die Forschung Alternativen zu Indiumoxid-Elektroden entwickelt“, betonte Wagner.
\n„Unsere Arbeit leistet erstmals eine umfassende, quantitative Bewertung des Materialbedarfs und der potenziellen Versorgungsengp\u00e4sse“, hob Goldschmidt hervor. „Um beim Ausbau der Photovoltaik nicht in eine Sackgasse zu geraten, m\u00fcssen wir jetzt beginnen, Produktionskapazit\u00e4ten aufzubauen und wo n\u00f6tig alternative Materialien einzusetzen.“
\nGoldschmidt lehrt Experimentalphysik an der Philipps-Universit\u00e4t und forscht zu solarer Energieumwandlung. Neben seiner Arbeitsgruppe beteiligten sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universit\u00e4t Uppsala, vom Potsdam-Institut f\u00fcr Klimafolgenforschung und von den Fraunhofer-Instituten f\u00fcr Solare Energiesysteme (ISE) sowie f\u00fcr Wertstoffkreisl\u00e4ufe und Ressourcenstrategie (IWKS) an der Studie. Die Europ\u00e4ische Union (EU) und der Schweizerische Nationalfonds haben die Forschungsarbeit finanziell gef\u00f6rdert.<\/p>\n
* pm: Philipps-Universit\u00e4t Marburg<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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