Künftig könnten Solarzellen direkt aus einer Druckanlage kommen: Forschende der Universität Swansea haben Perowskit-Solarfolien entwickelt, die sich effizient, kostengünstig und großflächig im Rolle-zu-Rolle-Verfahren herstellen lassen. Dank eines speziellen Beschichtungsverfahrens könnte diese Technologie die Herstellung von Photovoltaik grundlegend verändern.
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Perowskit-Solarzellen gelten schon länger als Hoffnungsträger. Im Gegensatz zu klassischen Silizium-Modulen sind sie günstiger in der Herstellung, leichter und flexibler. Das Team der Universität Swansea hat nun erstmals eine vollständig druckbare Perowskit-Solarzelle realisiert. Das Besondere: Alle Schichten lassen sich im kontinuierlichen Slot-Die-Coating-Verfahren auftragen – ohne dass sich darunterliegende Schichten auflösen.
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Ein Slot-Die-Coater (engl. für Schlitzdüsen-Beschichtung ) ist eine spezielle Beschichtungseinheit, die in Rolle-zu-Rolle-Prozessen eingesetzt wird. Dabei wird ein flüssiges Material – z. B. eine Solar-Tinte – präzise und gleichmäßig durch einen schmalen Schlitz (engl. „slot“) auf ein Trägermaterial aufgetragen. Die Technik ermöglicht eine skalierbare, materialschonende und reproduzierbare Schichtbildung – ideal für mehrlagige Systeme wie Solarzellen.
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Ein zentraler technischer Durchbruch war die Entwicklung einer geeigneten Lösungsmittelmischung für die Kohlenstoff-Elektrode. Damit lässt sich diese Schicht bei niedrigen Temperaturen und hoher Geschwindigkeit aufbringen. Die teure und langsame Verdampfung von Goldschichten entfällt. Die Swansea-Forscher konnten bereits eine 20 Meter lange, flexible Folie beschichten, die eine stabilisierte Energieumwandlung von 10,8 % erzielt.
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| Kriterium | Silizium-Solarzellen | Organische Solarfolien | Perowskit-Solarfolien (Slot-Die-Coating) |
|---|---|---|---|
| Herstellungskosten | Hoch | Mittel | Gering (zukünftig) |
| Produktionsverfahren | Energieintensiv | Serienproduktion möglich | Rolle-zu-Rolle-Beschichtung (Slot-Die) |
| Gewicht & Flexibilität | Schwer, starr | Sehr leicht & flexibel | Sehr leicht, extrem flexibel |
| Wirkungsgrad (aktuell) | 18–22 % | ca. 10 % | 10,8 % (gedruckt), 13–14 % (Labor), > 20 % möglich |
| Einsatzreife | Etabliert | Erste Industrieanwendungen | In der Testphase |
| Befestigung | Mechanisch (Schienen) | Klebetechnik möglich | Klebetechnik vorgesehen |
| Anwendungsfelder | Dachanlagen | Gebäudehüllen, Mobilität | Gebäude, Fahrzeuge, Mobile Geräte |
| Beispielhafte Hersteller | Q CELLS , Solarwatt, … | Heliatek (Dresden) | Swansea University (Forschung) |
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Gerade für Gewerke rund um die Gebäudehülle ergibt sich ein neues Feld: Solarenergie direkt in die Oberfläche integrieren. Ohne Module, Rahmen oder Aufständerung. Besonders profitieren könnten:
- Fassadenbauer : Integration in vorgehängte Fassadenelemente
- Stuckateure & Trockenbauer : Anbringung in WDVS oder Trockenbauelementen
- Maler & Lackierer : Kombination von Farbdesign und Funktion
- Dachdecker & Sanierer : Leichte Nachrüstung auf Flachdächern oder Carports
Die flexible Folie lässt sich verkleben, ist leicht und für viele Untergründe geeignet. Auch im Denkmalschutz könnte sie Vorteile bringen.
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Perowskit ist ein kristallines Mineral mit hervorragenden lichtabsorbierenden Eigenschaften. In der Photovoltaik ermöglicht es besonders dünne, flexible und kostengünstige Solarzellen mit hohem Wirkungsgrad.
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Ob Prototyp oder Serienprodukt: Eine zuverlässige Befestigung der Folien ist essenziell. Moderne Klebstoffe verbinden die empfindlichen Solarfolien sicher mit Untergründen wie Glas, Metall oder Kunststoff und sorgen für:
- Nahtlose Integration
- Optisch unauffällige Montage
- Flexibilität bei der Anwendung
- Dauerhafte Verbindung im Außenbereich
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Mit der erfolgreichen Slot-Die-Beschichtung von Perowskit-Solarfolien ist der Universität Swansea ein Meilenstein gelungen. Der Weg zur industriellen Fertigung ist geebnet – auch wenn praktische Anwendungen noch ausstehen. Das Bauhandwerk sollte die Entwicklung im Blick behalten: Die Kombination aus Funktion, Design und einfacher Verklebung macht diese Technologie hochinteressant.
Quellen:
- Industrieverband Klebstoffe e.V.
- MDR Wissen: Solarzellen einfach drucken
- Swansea University: World’s first roll-to-roll printable perovskite solar cell
Foto: Swansea University – Dr. David Beynon (links) und Dr. Ershad Parvazian (rechts) präsentieren ein Muster der neu entwickelten, vollständig im Rolle-zu-Rolle-Verfahren beschichteten Solarzelle.
