Solarzellen auf dem Prüfstand

Perowskitsolarzellen stehen den etablierten Siliziumsolarzellen kaum noch nach: Im Labor erreichen sie bereits Wirkungsgrade über 24 Prozent. Bevor Perowskitzellen auf den Markt kommen, muss ihre Einsatzreife und Langlebigkeit allerdings belegt werden. Auf diesem Weg entwickelten Wissenschaftler nun ein neues Verfahren, um die Solarzellen unter realitätsnahen Umweltbedingungen zu testen. Auf der Basis solcher Messdaten ließen sich beispielsweise künftige Solarparks besser planen, so die Forscher im Fachblatt „Nature Energy“.

Neuer Teststand simuliert reale Bedingungen

Bislang finden Testläufe im Labor üblicherweise mit einer genormten Sonneneinstrahlung und bei konstanter Temperatur statt. Doch für das Verhalten der Solarzellen in einem Solarpark unter freiem Himmel liefern diese Messungen nur begrenzt brauchbare Informationen. Wolfgang Tress von der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne in der Schweiz und seine Kollegen entwickelten daher einen Teststand, der die Stromausbeute zwar ebenfalls im Labor, aber unter realen Bedingungen ermittelt. „Wir charakterisieren den Einfluss von Temperatur und Lichtintensität auf den Wirkungsgrad“, erläutert Tress.

Die Gruppe variierte Temperatur und Strahlungsintensität auf der Basis von Wetterdaten, die im Lauf eines Jahres in Lausanne aufgezeichnet worden waren. Durch diese simulierten Tagesläufe ließen sich im Labor deutlich realistischere Stromausbeuten bestimmen als mit dem genormten Testverfahren: Die Perowskitsolarzellen erreichten in dem neuen Testverfahren einen mittleren Wirkungsgrad von 17,7 Prozent und liegen damit unter dem Ergebnis von 19,5 Prozent unter Normbedingungen.

Die größte Effizienz zeigten die Solarzellen in den simulierten Morgenstunden, berichtet das Team. Zudem überzeugten die Perowskitsolarzellen mit relativ hohen Stromausbeuten bei geringen Strahlungsintensitäten, wie sie in Mitteleuropa und weiter nördlich liegenden Regionen häufig auftreten. Bei schwankenden Temperaturen konnten die Forscher um Tress dagegen keinen klaren Trend ausmachen.