Perowskiten: günstige Solar-Energiespeicher

Oft ist es so, dass Solarenergie dort erzeugt wird, wo sie kaum gebraucht wird. Deutschland hat dieses Problem mit der Windenergie: Da sich der Strom nicht effizient speichern lässt, muss der Transport schnell gehen. Das bedeutet die Errichtung zahlreicher Leitungstrassen, die teils auch durch besiedelte Gebiete verlaufen. Das Problem würde durch länger anhaltende Energiespeicher gelöst werden.

Das Konzept der Stiftung DESERTEC sieht vor, Ökostrom an energiereichen Standorten zu erzeugen, beispielsweise in der Wüste. Würde es nun gelingen, lediglich 1 % der weltweit erzeugten Sonnenenergie mit einer länger anhaltenden Speicherung zu ernten, so würde genügend Energie für alle vorhanden sein.

Das Mineral Perowskit als Speicherlösung?
Aktuell wurde das Speicher-Problem angegangen: Und zwar wollen Forscher anstatt die Energie über Leitungen zu transportieren direkt an Ort und Stelle speichern. Dies geschieht durch die Spaltung von Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff, indem zwei Perowskit-Solarzellen kombiniert werden. Im Gegensatz zu den gängigen Silizium-Solarzellen ist die erzeugte Spannung durch die gewonnene Energie aus der Sonneneinstrahlung abgreifbar. Nämlich in den Bereichen der Perowskit-Solarzellen, die für die Aufspaltung von Wasser in seine Bestandteile benötigt werden. Es wurde damit eine Effizienz von 12 % erreicht.

Das Kristall als günstige Alternative
Die Perowskiten sind auf der Erde weit verbreitet und ihre Gewinnung somit recht kostengünstig. Benannt wurde diese Stoffklasse nach dem russischen Mineralogen Perowskit. Perowskit steht für den Mineraliennamen Calcium-Titan-Oxid (CaTiO3), die Mehrzahl hingegen steht für eine Gruppe von chemischen Verbindungen mit ähnlicher Kristallstruktur, das heißt es könnte auch statt Titan Eisen enthalten sein. Erstmals beschrieben wurde das Mineral schon 1839.

Die Idee, billige Perowskiten in Solarzellen einzusetzen entstand im Jahr 2006 von japanischen Forschern. Die Wirkungsgrade erreichten zu dem Zeitpunkt gerade mal knapp 2 % und konnten sich inzwischen auf 18 % steigern. Den Durchbruch der Perowskiten in Solarzellen erlangte man schließlich 2013. Nach Einschätzungen von Wissenschaftlern liegen die Preise in der Massenproduktion der Solarzellen auf Perowskit-Basis zwischen 10 und 20 Cent pro Watt, wohingegen die Silizium-Technik noch bei über 50 Cent pro Watt liegt.

Perowskit-Technik hat noch Entwicklungsbedarf
Die günstigen Solarzellen haben nun aber den Nachteil, dass sie nur ein Jahr lang halten und somit für industrielle Zwecke noch nicht geeignet wären. Zum Vergleich: Die viel stabileren Silizium-Zellen sind an die 20 Jahre haltbar und auch leistungsfähiger. Kombiniert man aber zum Beispiel eine Perowskit-Zellen und eine Siliziumzelle, so könnte sich die Effizienz um 20 % steigern, wodurch sich widerum die Herstellungskosten erhöhen.

 

Bild: Pixabay.com

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