Die besonders effizienten Perowskit-Solarzellen werden im Labor zumeist mit lösemittelbasierten Verfahren hergestellt. Die Solarindustrie setzt jedoch auf Vakuumverfahren – und die sind laut einer Studie konkurrenzfähig.
Ein internationales Konsortium hat die unterschiedlichen Produktionsansätze für Perowskit-Solarzellen analysiert.
Tobias Abzieher
Ein internationales Konsortium unter der Leitung des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und des U.S. Department of Energy’s National Renewable Energy Laboratory (NREL, USA) hat untersucht, welches Verfahren sich am besten für die Massenfertigung von Perowskitsolarzellen eignet. Bislang setzen Forschergruppen fast ausschließlich auf das lösungsmittelbasierte Verfahren, bei dem spezielle salzhaltige Tinten auf die Oberfläche eines Substrats abgeschieden werden. Das Verfahren ist unkompliziert in der Anwendung und führt unter Laborbedingungen bei geringen Kosten zu hohen Wirkungsgraden. Zudem lässt es sich auch in einer Rolle-zu-Rolle-Fertigung umsetzen.
Etablierte Photovoltaikfirmen setzten hingegen fast ausschließlich auf die trockenen und lösungsmittelfreien Vakuumverfahren, bei denen Materialien in den gasförmigen Zustand überführt werden und dann auf der Substratoberfläche kondensieren. Vakuumverfahren verursachen im Vergleich zum lösemittelbasierten Ansatz etwas höhere Investitionskosten, zudem ist die Abscheidungsgeschwindigkeit geringer.
Vakuumverfahren mit Vorteilen
Doch laut der Autoren ist hinsichtlich des passenden Verfahrens für die Massenfertigung das letzte Wort noch nicht gesprochen: Unter Berücksichtigung von realen Parametern wie Stromkosten, Produktionsertrag, Material-, Stilllegungs- oder Recyclingkosten ist das Vakuumverfahren konkurrenzfähig, so die Autoren. Vor allem die gute Wiederholbarkeit der Abscheidung, die einfache Prozesskontrolle, die Verfügbarkeit von industriellem Prozessequipment und die einfache Skalierung der Abscheidung von den kleinen Solarzellenflächen aus dem Labor hin zu anwendungsrelevanten Produktflächen machten das Verfahren hochinteressant für die Kommerzialisierung. Für die Hochskalierung müsse allerdings Qualität und Geschwindigkeit der Abscheidung noch erhöht werden.