Doch nicht nur Perowskit-Solarzellen erzielen hohe Wirkungsgrade, auch andere Photovoltaik-Materialien wie etwa Gallium-Arsenid (GaAs) sind sehr leistungsfähig. Doch Leistungsfähigkeit allein macht noch keine Superzelle. Auch andere Dinge sind relevant – etwa deren Kosten. GaAs-Module sind beispielsweise sehr teuer, weshalb sie kaum im Alltag zum Einsatz kommen, sondern eher für spezielle Anwendungen etwa in der Luft- und Raumfahrttechnik verwendet werden.
Aufdampfen, spincoaten, drucken
Die Herstellung von Perowskit- Solarzellen ist im Vergleich zu der anderer PV-Materialien vergleichsweise günstig. Während beispielsweise der Quarzsand für die Produktion von Siliziumkristallen in energieintensiven Verfahren bei Temperaturen von mehr als 1.700 Grad Celsius geschmolzen werden muss, sind die Herstellungstemperaturen für Perowskite um einiges niedriger.
„Tandemzellen können bei nur 100 Grad Celsius prozessiert werden und sind ultradünn – deutlich dünner als ein menschliches Haar. Außerdem lassen sie sich mit neuartigen Druckverfahren produzieren“, erklärt Steve Albrecht vom Helmholtz-Zentrum Berlin. Eine fertige Perowskitlösung lässt sich zudem in der Regel bei Temperaturen weit unter 200 Grad Celsius auf die Substrate aufdampfen, was ebenfalls ein günstigeres Herstellungsverfahren ausmacht.
Geringer Materialverbrauch und wenig Material
Zudem braucht die Perowskitschicht nur hauchdünn zu sein, um ihre Funktion zu erfüllen. Der Grund: Die Spezielle Kristallstruktur absorbiert auf kürzerer Strecke einen höheren Anteil des einfallenden Lichts als etwa Silizium und wandeln diesen dann in nutzbare Energie um. Aus diesem Grund wird bis zu 100-mal weniger Material als bei der Herstellung von Silizium-Solarzellen benötigt.
Auch die Kosten der Ausgangsstoffe fallen bei der Herstellung von Perowskit-Solarzellen kaum ins Gewicht – die für ihre Produktion erforderlichen Rohstoffe wie Blei, Zinn oder Halogeniden sind in der Erdkruste reichlich vorhanden und leicht zugänglich. „Die Technologie kann dazu beitragen, die Kosten für Elektrizität weiter zu senken“, so Paetzold.
Flexible Materialien
Und noch einen Vorteil haben die Perowskite: Sie sind flexibel – eine Eigenschaft, die sie etwa mit Organischer Photovoltaik teilen. Da sie aus einer flüssigen Ausgangslösung entstehen, kann man sie problemlos auch auf biegsame Substrate streichen beziehungsweise aufdampfen. „Silizium-Solarzellen hart und brüchig, womit Solarzellen auf Perowskitbasis einen klaren Vorteil bei jeglicher Anwendung bieten, bei der Flexibilität eine Rolle spielt, zum Beispiel für die Energieversorgung von anschmiegsamer und tragbarer Elektronik“, so Yana Vaynzof vom Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung.
Auch als ultradünne, halbdurchsichtige Solarzellen für smarte Fenster und bauwerkintegrierte Photovoltaik könnten sich Perowskitzellen laut Vaynzof wahrscheinlich als überlegen herausstellen. Ihre Fähigkeit, verschiedenste Farbgebungen anzunehmen, ist besonders dann von Vorteil, wenn Solarmodule sich an das Stadtbild anpassen sollen, beispielsweise bei denkmalgeschützten Hausdächern, wo oft bestimmte Farben wie etwa ein Teracotta-Ton benötigt werden – eine möglichst unauffällige Farbeinstellung ist in diesem Fall zentral.
