Am 1. November 2022 startete das dreijährige Projekt Sunrey. Es wird durch das Forschungs- und Innovationsprogramm Horizon Europe der Europäischen Union im Rahmen der Green Deal Initiative mit 4,25 Millionen Euro gefördert. Die Rolle des Koordinators übernimmt das Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP in Potsdam.
Perowskit-Solarzellen sind eine Alternative zu solchen auf Siliziumbasis. Sie verfügen über einen Wirkungsgrad, der dem von Silizium-Solarzellen sehr nahe kommt, stoßen bei der Herstellung aber weniger CO2 aus. Außerdem werden niedrigere Temperaturen benötigt, was Kosten und Energie spart.
Die geringe Stabilität der Perowskit-Materialien und die kurze Lebensdauer der Module verhindern allerdings noch eine breite Kommerzialisierung. Darüber hinaus enthalten die derzeit leistungsfähigsten Perowskit-Materialien Blei, das gesundheits- und umweltschädlich ist.
Gemäß der RoHS-Richtlinie sind gefährliche Stoffe wie Blei in elektrischen und elektronischen Geräten zu vermeiden. Für Blei liegt die zulässige Höchstkonzentrationen in homogenen Werkstoffen bei 0,1 Gewichtsprozent. Daher sind weitere Entwicklungen im Bereich der Materialien erforderlich, um den Bleianteil in Perowskit-Solarzellen zu verringern oder zu beseitigen und gleichzeitig die Effizienz und Stabilität zu erhalten.
Nachhaltiger, effizienter, langlebiger
„Perowskit-Solarzellen nachhaltiger und effizienter zu machen, um die Umwelt weniger zu belasten, ist das zentrale Ziel im Projekt Sunrey“, erklärt Dr. Armin Wedel, der das EU-Projekt koordiniert und den Forschungsbereich Funktionale Polymersysteme am Fraunhofer IAP leitet. „Dafür entwickeln wir Materialien mit geringem Bleigehalt. Darüber hinaus verfolgen wir weitere Strategien, um Perowskit-Solarzellen nachhaltiger, effizienter, kostengünstiger und langlebiger zu machen.“
Sunrey steht für „Boosting SUstaiNability, Reliability and EfficiencY of Perowskite PV through novel materials and process engineering“. Neben der Entwicklung neuartiger Perowskite mit reduziertem Bleigehalt verfolgt das Projekt weitere Ziele, etwa stabilere und effizientere Materialien, neuartige Ladungstransport- und Elektrodenmaterialien, kosteneffiziente Abscheidungstechniken, Barrieren und Verkapselung von Bauelementen sowie Prozessoptimierung.
Die Simulation von Bauteil- und Degradationsmechanismen ist ein zentrales Instrument zur Erreichung dieser Ziele. Lebenszyklus‑, Kreislauf- und Stabilitätsanalysen sowie Lebensdaueranalysen unter realistischen Laborbedingungen in einem akkreditierten Labor begleiten die Entwicklung.
Für die europäische Industrie
13 Partner, darunter Forschungsinstitute, Universitäten und Unternehmen aus ganz Europa, bündeln in Sunrey ihre Kompetenzen, um die gegenwärtigen Einschränkungen von Perowskit-Photovoltaik zu überwinden. Das Vorhaben soll durch eine enge Verzahnung zwischen Wissenschaft und Wirtschaft die Innovationskraft der europäischen Industrie entlang der gesamten Wertschöpfungskette stärken.
„Unsere Entwicklungen werden die Unternehmen unseres Konsortiums in die Lage versetzen, ihre Fähigkeiten zur Herstellung von Solarzellen zu verbessern und einen weiteren Schritt in Richtung einer CO2-neutralen Zukunft zu gehen“, sagt Wedel. „Wir denken an neue Anwendungen solcher Solarmodule in der Mikroelektronik für das Internet der Dinge oder die netzunabhängige Stromversorgung von gebäudeintegrierter Photovoltaik.“
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