Langzeitmessungen auf dem Dach eines Forschungsgebäudes am Berliner Campus Adlershof zeigen: Perowskit-Solarzellen liefern im Sommer über Jahre hinweg stabile Leistungen, verlieren jedoch im Winter deutlich an Effizienz. Das geht aus einer vierjährigen Freilandstudie hervor, die ein Team um Carolin Ulbrich und Mark Khenkin vom HZB nun in der Fachzeitschrift „Advanced Energy Materials“ veröffentlicht hat.
Perowskite werden neue Anwendungen für Photovoltaik ermöglichen
Die Messreihe ist nach Angaben des HZB die bislang längste ihrer Art für Perowskitzellen im Außeneinsatz. Die Zellen wurden im Team von Eva Unger am HZB hergestellt und auf einer eigens eingerichteten Teststation im Freien betrieben. Die Station ist Teil des vom Helmholtz-Verbund geförderten Projekts TAPAS und wurde gemeinsam mit der Universität Ljubljana aufgebaut.
Im Sommer konstant, Im Winter starker Abfall
In den ersten beiden Sommern blieb die Spitzenleistung der Zellen nahezu konstant. Über den gesamten Zeitraum von vier Jahren sank die Effizienz im Sommer nur um etwa zwei Prozentpunkte. In den Wintermonaten hingegen fiel die Effizienz um rund 30 Prozent.
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Als Hauptursache identifizierte das Team die veränderte spektrale Zusammensetzung des Sonnenlichts in höheren Breitengraden. Während im Sommer mehr kurzwellige, „blaue“ Lichtanteile vorhanden sind, dominieren im Winter langwelligere, „rote“ Anteile. Perowskit-Zellen können vor allem die blauen Lichtanteile effizient in Strom umwandeln.
Wirkungsgrad ändert sich im Tages-Nacht-Zyklus
„Was Perowskit-Solarzellen von ausgereifteren Solartechnologien unterscheidet, ist, dass sie ihren Wirkungsgrad im Tages-Nacht-Zyklus oft reversibel verändern; diese Eigenschaft trägt wesentlich zu den beobachteten starken saisonalen Schwankungen bei“, sagt Mark Khenkin. Die Auswertung der Daten erfolgte durch den Doktoranden Marko Remec. Die Ergebnisse sollen helfen, das Verhalten von Perowskit-Zellen unter realen Bedingungen besser zu verstehen und ihre Einsatzmöglichkeiten zu bewerten. (nhp)
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