Perowskit-Solarzellen: Vergleich mit anderen Solartechnologien

Einführung

Solarenergie ist ein wichtiger Aspekt unseres täglichen Lebens. Im Laufe der Jahre habe ich viele Entwicklungen in der Branche erlebt. Viele Solartechnologien sind entdeckt worden. Eine davon, die in letzter Zeit für Schlagzeilen gesorgt hat, ist die Perowskit-Solarzelle. Heute werden wir sehen, wie sich diese Zellen von anderen Solartechnologien abheben.

Was sind Solarenergietechnologien?

Solarenergietechnologien wandeln Sonnenlicht in Strom um. Das am weitesten verbreitete System ist die Photovoltaikanlage, die Sonnenlicht direkt in elektrischen Strom umwandelt. Es gibt aber auch solarthermische Systeme, die die Wärme der Sonne nutzen. Sonnenkollektoren auf Dächern werden von vielen Haushalten genutzt, um die Stromrechnung zu senken. Größere Systeme werden von Landwirten und Unternehmen eingesetzt, um ihre Rechnungen zu senken. Sie sind im Laufe der Zeit immer effizienter und erschwinglicher geworden. Die Technologie wird fortgesetzt, da Forscher und Ingenieure bessere Materialien und Methoden entwickeln.

Was sind Perowskit-Solarzellen?

Perowskit-Solarzellen bestehen aus einem Material, das eine Perowskit-Kristallstruktur aufweist. Sie haben viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen, weil sie einfach herzustellen sind und einen hohen Wirkungsgrad entwickeln können. Die ersten Arbeiten hatten Wirkungsgrade von etwa 15 Prozent. Aktuelle Studien geben nun Werte von über 20 Prozent an. Das bedeutet, dass Perowskit-Solarzellen einen hohen Prozentsatz der Sonnenenergie einfangen können. Bei der Herstellung von Perowskit-Zellen werden kostengünstige Materialien verwendet. Perowskit-Zellen können auf Niedrigtemperatur-Substrate gedruckt werden. Die Produktion im Labormaßstab hat in einigen Unternehmen bereits begonnen. Es besteht zunehmend die Hoffnung, dass Perowskit-Solarzellen bald in nützlichen Produkten wie gebäudeintegrierten Solarzellen und tragbaren Energiesystemen zum Einsatz kommen werden.

Arten traditioneller Solartechnologien

Es wird eine Reihe von Solartechnologien verwendet. Die gebräuchlichste Variante ist die Silizium-Solarzelle. Es gibt zwei Arten von Siliziumzellen: monokristalline und polykristalline. Monokristalline Zellen sind effizienter, polykristalline Zellen sind weniger effizient, dafür aber billiger. Neben Silizium gibt es auch Dünnschicht-Solarzellen. Dünnschicht-Solarzellen verwenden Materialien wie Cadmiumtellurid und Kupfer-Indium-Gallium-Selenid. Dünnschichtzellen sind außerdem flexibel und können auf gekrümmten Oberflächen angebracht werden. Einige neuere Technologien verwenden organische Farbstoffe, um Sonnenenergie zu sammeln. Die verwendeten Materialien und der Herstellungsprozess variieren je nach Typ. Alle haben Stärken und Schwächen in Bezug auf Kosten, Effizienz und Langlebigkeit.

Vergleich mit anderen Solartechnologien

Perowskit-Solarzellen haben einige wünschenswerte Eigenschaften: Sie werden in einem kostengünstigen und erschwinglichen Verfahren hergestellt. Ihr Wirkungsgrad hat sich in den letzten Jahren sehr schnell erhöht. Sie unterscheiden sich von Siliziumzellen, da sie bei niedrigen Temperaturen hergestellt werden können. Dadurch können die Herstellungskosten gesenkt und der Energieverbrauch bei der Herstellung reduziert werden.

Perowskit-Solarzellen sind jedoch nicht ganz unproblematisch: Herkömmliche Silizium-Solarzellen haben eine lange Geschichte. Sie sind langlebig und funktionieren bei einer Vielzahl von Witterungsbedingungen gut. Viele Silizium-Paneele, die derzeit in Betrieb sind, wurden installiert und haben eine Lebensdauer von mehr als 25 Jahren. Perowskit-Materialien hingegen neigen dazu, sich durch Wasser und Hitze schneller zu zersetzen. Die Wissenschaftler arbeiten noch daran, sie durch bessere Verarbeitungstechniken und Deckschichten zu stabilisieren.

Die Beispiele für den Vergleich der anderen Eigenschaften sind Flexibilität und Gewicht. Perowskit-Zellen lassen sich leicht herstellen. Dies eröffnet Möglichkeiten für Anwendungen wie faltbare und dünne Solarzellen in Autos oder Mobiltelefonen. Siliziumzellen sind schwerer und steifer. Was die Effizienz betrifft, so verbessern sich beide Technologien. Silizium-Solarzellen haben bei kommerziellen Anwendungen einen Wirkungsgrad von 15 bis 22 Prozent, während Perowskit-Zellen schon in frühen Stadien nahe an die Leistung herankommen und unter Laborbedingungen noch verbessert werden können.

Außerdem unterscheidet sich der Herstellungsprozess. Siliziumzellen werden bei hohen Temperaturen und unter hohem Energieaufwand gereinigt. Bei Perowskit-Zellen erfolgt die Synthese auf Lösungsbasis, was weniger kostspielig ist. Trotz dieser Stärken ist die Langzeitstabilität von Perowskit-Zellen nicht so gut belegt. Kurz gesagt, es gibt für jede Technologie einen Platz. Die Wahl hängt von den Kosten, den Installationsbedingungen und der erwarteten Lebenserwartung ab.

Fazit

Einfach ausgedrückt, ist die Solarenergie eine Ökonomie der verschiedenen Technologien. Perowskit-Solarzellen sind vielversprechend, hocheffizient und kostengünstig in der Herstellung. Im Gegensatz zu den meisten Standardzellen sind sie auch flexibel. Ihre langfristige Stabilität wird jedoch noch untersucht. Standard-Solarzellen wie Silizium-Paneele haben sich über Jahrzehnte hinweg bewährt. Aufgrund ihrer Langlebigkeit und Effizienz sind sie nach wie vor eine sichere Wahl. Wissenschaftler und Ingenieure versuchen ständig, die Stabilität von Perowskit-Solarzellen zu verbessern. Mit zunehmender Forschung werden sie in der Lage sein, mit der Leistung herkömmlicher Technologien zu konkurrieren oder diese zu übertreffen. Letztendlich spielen beide Solarzellen eine wichtige Rolle bei der Umstellung auf nachhaltige Energie. Weitere Informationen finden Sie unter Stanford Advanced Materials (SAM).

Häufig gestellte Fragen

F: Was sind Perowskit-Solarzellen?

F: Es handelt sich um Solarzellen aus Materialien, die eine Perowskit-Kristallstruktur aufweisen. Sie versprechen einen hohen Wirkungsgrad und niedrige Kosten.

F: Was ist der Unterschied zwischen Perowskit-Solarzellen und Silizium-Solarzellen?

F: Perowskit-Solarzellen sind in der Herstellung kostengünstiger und können flexibel sein. Siliziumzellen bieten eine bewährte Lebensdauer und Stabilität.

F: Was ist die größte Herausforderung bei Perowskit-Solarzellen?

F: Ihre Langzeitstabilität bei Hitze und Feuchtigkeit ist die größte Herausforderung.