Erneuerbare Energien 24.05.2023, 09:01 Uhr

Bill Gates setzt auf Perowskit: Neue Technologie für Solarzellen?

Bill Gates hat sich dazu entschieden, in das US-Unternehmen CubicPV zu investieren, das sich auf die Entwicklung von Solarzellen aus Silizium und Perowskit spezialisiert hat. Diese Solarzellen weisen einen beeindruckenden Wirkungsgrad von 30 Prozent auf.

kleine Kristalle aus Perowskit

Kleine Kristalle aus Perowskit.

Foto: PantherMedia / vvoennyy

Die Energieversorgung der Zukunft steht vor einer großen Herausforderung: die effiziente und nachhaltige Gewinnung erneuerbarer Energie. In diesem Zusammenhang spielen Solarzellen eine entscheidende Rolle. In den letzten Jahren hat aber eine Technologie für die nächste Generation von Solarzellen stark an Bedeutung gewonnen: die Perowskit-Zellen. Diese neuartige Technologie bietet nicht nur eine höhere Effizienz als herkömmliche Silizium-Solarzellen, sondern scheint auch kostengünstiger und einfacher, was die Herstellung betrifft, zu sein. Schließlich spricht alleine die Tatsache, dass so ein Investor wie Bill Gates mit dabei ist, schon für sich.

Denn: Wie einige Medien übereinstimmend in Bezug auf CNBC berichten, will er in diese neuartige Technologie investieren. Breakthrough Energy Ventures, das von Bill Gates unterstützt wird, setzt darauf, dass das wissenschaftliche Wissen, das aus einem vor etwa 200 Jahren entdeckten Mineral namens Perowskit zu einem neuen, effizienteren Vorreiter in der Solarenergie führen kann.

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Was ist Perowskit?

Perowskit ist ein mineralischer Stoff, der nach dem russischen Geologen Lew Alexejewitsch Perowskij (1792-1856) benannt wurde. Er war ein russischer Mineraloge und Bergbauingenieur, der bedeutende Beiträge zur Mineralogie und Petrologie leistete. Es handelt sich um eine Gruppe von Mineralen mit der chemischen Formel ABX3, wobei A ein Kation, B ein Kation und X ein Anion repräsentiert. Das bekannteste und am weitesten verbreitete Mineral in dieser Gruppe ist das Calciumtitanat (CaTiO3).

Die Bezeichnung „Perowskit“ wurde erstmals im Jahr 1839 von dem deutschen Mineralogen Gustav Rose verwendet, um das Mineral zu ehren und Perowskij für seine Verdienste in der geologischen Forschung zu würdigen.

Doch zurück zu Perowskit-Zellen. Dabei handelt es sich um Solarzellen, die auf Perowskit-Materialien basieren. Perowskite sind Kristallstrukturen, die eine besondere Kombination aus Anionen und Kationen aufweisen. Die bekanntesten Perowskit-Materialien in der Solarzellentechnologie sind Methylammoniumbleiiodid (CH3NH3PbI3) und Formamidiniumbleiiodid (HC(NH2)2PbI3). Diese Materialien weisen herausragende optische und elektronische Eigenschaften auf, die eine effiziente Lichtabsorption und -umwandlung ermöglichen.

Wie funktionieren Perowskit-Zellen?

Photovoltaische Zellen wandeln Photonen in Sonnenlicht in Elektrizität um. Doch nicht alle Photonen sind gleich. Sie besitzen unterschiedliche Energiemengen und entsprechen verschiedenen Wellenlängen im solaren Spektrum. Dabei weisen Zellen aus Perowskit-Materialien einen höheren Absorptionskoeffizienten auf. Das bedeutet, sie können einen breiteren Bereich von Photonenergien über das Sonnenlichtspektrum erfassen, um mehr Energie zu liefern. Während handelsübliche Siliziumzellen Wirkungsgrade von etwa 21Prozent aufweisen, erreichen Labor-Perowskitzellen Wirkungsgrade von bis zu 25,7 Prozent, wie CNBC berichtet. Bis zu 31,25 Prozent sind für sogenannte Tandemzellen, die Perowskit und Silizium kombinieren, möglich.

Ein vielversprechender Forschungsbeitrag stammt nun von der Technischen Universität Dresden, der in der angesehenen Fachzeitschrift „Nature Energy“ veröffentlicht wurde. Ein Team um Professorin Yana Vaynzof, Expertin für neuartige Elektroniktechnologien, hat gezeigt, dass durch eine grundlegende Umgestaltung eines entscheidenden Prozesses in Perowskit-Solarzellen der Wirkungsgrad verbessert werden kann. Yana Vaynzof, eine Physikerin und Elektroingenieurin, lehrt an der Technischen Universität und widmet sich der Forschung an neuen Halbleitermaterialien für den Einsatz in elektronischen und optoelektronischen Bauteilen. Ihr besonderes Interesse gilt den Metallhalogenid-Perowskit-Materialien. „Metallhalogenid-Perowskite sind ein einzigartiges Halbleitermaterial mit außergewöhnlichen Eigenschaften, die sich perfekt für die Anwendung in optoelektronischen Bauteilen, wie Solarzellen und Leuchtdioden eignen“, erklärt die Forscherin gegenüber den Medien.

Bill Gates und Perowskit

Cubic PV, ein Unternehmen, das sich auf die Entwicklung solcher Zellen spezialisiert hat, verfügt laut CNBC über einen prominenten finanziellen Unterstützer: Bill Gates. Wie bereits geschrieben, ist sein Fonds Breakthrough Energy Ventures einer der Teilnehmer einer Finanzierungsrunde in Höhe von 25 Millionen US-Dollar. Das Unternehmen konzentriert sich auf die Entwicklung von Tandemzellen, die aus einer Siliziumschicht und einer darüber liegenden Perowskitschicht bestehen. Diese Zellen streben einen Wirkungsgrad von 30 Prozent an.

Derzeit plant das Unternehmen aus den USA den Bau einer Fabrik mit einer Kapazität von zehn Gigawatt, um die Produktion von Silizium-Wafern voranzutreiben. Frank van Mierlo, der CEO von Cubic PV, ist zuversichtlich, dass die gesamte Solarindustrie innerhalb von zehn bis 15 Jahren auf diese Technologie umstellen wird.

 

Ein Beitrag von:

  • Alexandra Ilina

    Redakteurin beim VDI-Verlag. Nach einem Journalistik-Studium an der TU-Dortmund und Volontariat ist sie seit mehreren Jahren als Social Media Managerin, Redakteurin und Buchautorin unterwegs.  Sie schreibt über Karriere und Technik.

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