Perowskit-Halbleiter gehören derzeit zu den vielversprechendsten Materialien für hocheffiziente und preiswerte Solarmodule der nächsten Generation. Dünnschichtsolarzellen auf Basis dieser Perowskite erzielen im Labor bereits Wirkungsgrade von mehr als 23 Prozent. Allerdings lassen sich die in der Forschung derzeit üblichen Prozesse zur Herstellung von Perowskit-Solarzellen nicht auf industrielle Maßstäbe übertragen.
„Ein Ziel unseres Projekts ist daher, die Laborprozesse durch digitale Druckverfahren zu ersetzen, die bei niedrigen Temperaturen ablaufen und sich für die industrielle Produktion eignen“, erklärt Dr. Ulrich Paetzold, Leiter der Forschungsgruppe „Advanced Optics and Materials for Next Generation Photovoltaics“ am Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT) und am Lichttechnischen Institut (LTI) des KIT sowie Koordinator von PRINTPERO (kurz für: Printed Perovskite Modules for Building Integrated Photovoltaics).
Digitales Inkjet Printing zunutze gemacht
Im Projekt PRINTPERO kooperieren Forschende und Industriepartner aus Deutschland und Griechenland, um digital gedruckte Solarmodule auf der Basis von Perowskit-Halbleitern zu entwickeln, die nicht nur hocheffizient und stabil sind, sondern auch vielfältige architektonische Anforderungen für die Integration in Gebäuden erfüllen. Sie arbeiten an Prototypen, die sich in der Größe maßschneidern und in Form und Farbe frei gestalten lassen.
Um diese Ziele zu verwirklichen, nutzen die beteiligten Wissenschaftler das Potenzial des digitalen Tintenstrahldruckens (Inkjet Printing). Sie entwickeln überdies druckbare, lumineszierende Schichten zur Realisierung unterschiedlicher Farbeindrücke und dem Schutz der Solarzellen vor schädlicher UV-Strahlung.
Gemeinsam mit den Projektpartnern arbeiten die Karlsruher Forscher auch daran, die Stabilität der Perowskit-Solarzellen zu verbessern, mehrere dieser Zellen seriell zu großflächigen Solarmodulen zu verschalten sowie die Module zu verkapseln. Das soll sie vor Feuchtigkeit und dem dadurch bedingten Zerfall schützen.
Deutsch-griechische Zusammenarbeit
An PRINTPERO sind die Forschungseinrichtungen KIT und Technological Educational Institute of Western Greece sowie die Solarindustrie-Unternehmen Sunovation Produktion aus Aschaffenburg und Brite Hellas aus Thessaloniki, Griechenland beteiligt. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das 2018 gestartete und auf drei Jahre angelegte deutsch-griechische Kooperationsprojekt im Rahmenprogramm Forschung für Nachhaltige Entwicklung (FONA).
