…bringt verbrauchte Energie sofort zurück
Solarzellen mit Perowskit als Grundrohstoff können die bei der Herstellung eingesetzte Energie innerhalb von zwei bis drei Monaten wieder hereinholen. Dagegen vergehen bei herkömmlichen Solarzellen der aktuellsten Generation auf Siliziumbasis dafür rund zwei Jahre, so eine Studie der Chikagoer Northwestern University.
Das Papier mit dem Titel „Perovskite Photovoltaics: Life-Cycle Assessment of Energy and Environmental Impacts” wurde in der Zeitschrift Energy & Environmental Science der Royal Society of Chemistry veröffentlicht und auf der Rückseite der Juli-Ausgabe besonders hervor gehoben.
Die Forscher evaluierten für ihre Untersuchung den gesamten Lebenszyklus und den ökologischen Fußabdruck der Produktion einer Solarzelle: In einer so genannten Cradle-to-cradle-Ökobilanz (c2c), haben You und seine Kollegen ein Produkt vom Rohstoffabbau bis zu seiner Ablagerung auf einer Deponie begleitet. Sie stellten die ökologischen Auswirkungen der Herstellung eines Solarpanels fest, berechneten dann den Energieverbrauch und überschlugen danach, wie lange die Rückgewinnung der verbrauchten Energie dauern würde.
„Die Leute sehen 11 Prozent Effizienz und gehen davon aus, dass das besseres Produkt ist, als etwas, das nur 9 Prozent Effizienz aufweist“, sagte Fengqi You, korrespondierender Autor der Studie und Assistenz-Professor für Chemie-und Bioingenieurwesen an der Northwestern McCormick School of Engineering und Applied Science. „Aber das ist nicht unbedingt wahr. Man muss eine breite Perspektive bei der Bewertung der Solartechnik betrachten. “
Betrachte man lediglich die Messgröße Energierückgewinnung, seien Perowskit-Zellen besser als jede andere Solartechnologie, die heute kommerziell angewendet werde. In Bezug auf Effizienz hinkt Perowskit nämlich hinter Silizium hinterher, jedoch braucht die Herstellung von Solarmodulen mit diesem Material viel weniger Energie. „Es ist sehr wichtig, dass der Aspekt der Umweltschonung ein Teil der Kalkulation wird“, meint Studienautor Seth Darling.
Erst Ende Januar hatten Forscher des Los Alamos National Laboratory (LANL) in der Zeitschrift Science eine neue, auf einer Lösung basierende Heißgusstechnik veröffentlicht, die das Wachstum von hocheffizienten und reproduzierbaren Solarzellen aus großflächigen Perowskit-Kristallen beschleunigt. (Solarify berichtete.)
Die in Hochtemperatur-Kristallwachstumsprozessen gewachsenen State-of-the-Art-PV-Zellen mit hochreinen, großflächigen, einkristallinen Halbleitern im Wafer-Maßstab könnten die Zukunft der effizienten Solartechnik verändern. Solarzellen aus organisch-anorganischen Perowskiten bieten insgesamt zwar Wirkungsgrade von Silizium, sie hatten aber bisher noch einige gewichtige, ihre Rentabilität begrenzende Mängel. Diese Fehler korrigierte das Los Alamos-Verfahren.
18 % Wirkungsgrad
Die Forscher stellten plane Solarzellen aus Perowskit-Materialien mit großer kristalliner Körnung her, die Wirkungsgrade von 18% erreichten, die bisher besten unter den auf Perowskit basierenden Energieumwandlungen. Über die Temperatur konnten sie bei der Herstellung die Korngrösse in der lichtabsorbierenden Perowskit-Schicht kontrollieren. Die Größe der Kristalle hatte dabei erheblichen Einfluss auf die Effizienz der Solarzellen.
Nachhaltigkeit als Gebot der Stunde
Das Chikago-Team hofft nun, dass in der nächsten Generation der Solartechnologie jene Materialien als die besten angesehen werden, die ökologisch nachhaltig sind und gleichzeitig auch kommerzialisierbar. „Die globale Energienachfrage wird sich bis 2050 beinahe verdoppeln. Es gibt daher keinen Zweifel daran, dass auch die Sonnenenergie ihren Beitrag zur Nachhaltigkeit liefern muss“, unterstrich der Ko-Autor der Studie, Seth Darling vom Argonne National Laboratory abschließend.
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