Direkt zum Inhalt

Fotovoltaik: Neueste Solarzell-Technologie jetzt ohne giftiges Blei

Ein neuer Typ von Halbleitermaterial - die Perowskite - sollen die Solarzellen revolutionieren. Doch bisher waren sie hochgiftig. Das ändert sich nun.
Solarzelle im QuerschnittLaden...

Seit ein paar Jahren sind so genannte Perowskit-Solarzellen der neueste Trend in der Fotovoltaik. Die Zellen, die auf Materialien mit dem Perowskitgitter als Kristallstruktur basieren, erreichen schon jetzt Umwandlungseffizienzen im Bereich von 15 Prozent – etwa so viel wie die besten kommerziell erhältlichen Solarzellen. Dazu benötigten Forscher allerdings hochgiftige organische Bleiverbindungen, was es sehr umweltschädlich und sogar gefährlich machen würde, diese Zellen herzustellen und zu entsorgen. Ein Team um den Chemiker Mercouri Kanatzidis von der Northwestern University in Illinois hat deswegen nun ein Ersatzmaterial auf Basis des weniger giftigen Zinns entwickelt.

Zinn-Perowskit-StrukturLaden...
Zinn-Perowskit-Struktur | Die Struktur des Zinn-Perowskits basiert auf eckenverknüpften Oktaedern mit Zinnatomen im Zentrum.

Die Perowskit-Solarzellen begeistern die Fotovoltaikszene mit einer ganzen Reihe wünschenswerter Eigenschaften, zum Beispiel sehr hoher Ladungsträgermobilität und vergleichsweise einfacher Herstellung. Besonders angenehm ist, dass dieser Materialtyp keine seltenen und teuren Spezialrohstoffe erfordert – lediglich ein Metallatom muss im Zentrum der für diese Struktur typischen Oktaeder aus Chlor, Brom oder Iod sitzen. Das war bisher Blei.

Umweltfreundlicher Halbleiter ohne Blei

Kanatzidis und sein Team setzten auf das chemisch mit dem Blei eng verwandte Zinn – und das Element erwies sich als geeignet. Der aus ihm gebildete Perowskit besitzt eine höhere Symmetrie als die korrespondierende Bleiverbindung, und seine elektrischen Eigenschaften entsprechen denen konventioneller Halbleiter mit vergleichbarer Bandlücke. Allerdings ist das neue Material empfindlich gegenüber Sauerstoff, so dass es etwas komplizierter zu verarbeiten ist als die stabileren Bleiverbindungen. Trotz dieses Nachteils sind die Forscher zuversichtlich, einen Weg zu umweltfreundlichen hocheffizienten Solarzellen gefunden zu haben.

19. KW. 2014

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 19. KW. 2014

Lesermeinung

Beitrag schreiben

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Leserzuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Leserzuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmer sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Ausgewählte Lesermeinungen können ohne separate Rücksprache auch in unseren gedruckten und digitalen Magazinen veröffentlicht werden. Vielen Dank!

Partnervideos