Verbundvorhaben: PERO4PV - Hochdurchsatz-Screening von bleifreien Perowskiten für Photovoltaik Anwendungen; Teilvorhaben: Materialauswahl und Stabilitätsuntersuchungen

Abstract

Die Perowskite sind eine Materialklasse, die in nur 10 Jahren Entwicklungszeit bereits ihr Potenzial gezeigt haben, die kommerzielle Photovoltaik grundlegend zu verändern. Perowskite versprechen für die Photovoltaik eine einfachere Herstellung, günstigere Kosten, weniger Energieeinsatz und eine bessere Umweltbilanz bei gleicher oder besserer Performance als klassische Halbleiter. Die am häufigsten verwendeten Perowskit-Halbleiter enthalten die schweren Ionen Pb2+ und/oder Sn2+. Da Solaranlagen der Richtlinie über Elektro- und Elektronik-Altgeräte (WEEE) unterliegen, ist eine Reduzierung solcher Schwermetalle wünschenswert, um die Gesamtlebenszykluskosten von Produkten potenziell zu senken. Die systematische Untersuchung von Perowskiten auf ihre Eignung für den Einsatz in Solarzellen ist eine riesige Herausforderung, da aufgrund der vielen Möglichkeiten die Komposition und Zusammensetzung der Kationen und Anionen bereits ein sehr großer Kompositionsraum entsteht. Darüber hinaus werden die Eigenschaften der fertigen halbleitenden Schichten jedoch auch stark durch die Prozessierung bzw. die verwendeten Grenzschichten beeinflusst. In Pero4PV wurde daher ein systematischer Ansatz der Hochdurchsatzforschung entwickelt, um in einem derart komplexen Parameterraum effizient geeignete Materialien für den kommerziellen Einsatz in der Photovoltaik zu identifizieren. Perovskites are a class of materials that have already demonstrated their potential to fundamentally change commercial photovoltaics in just 10 years of development. For photovoltaics, perovskites promise simpler production, lower costs, less energy consumption and a better environmental balance with the same or better performance than conventional semiconductors. The most commonly used perovskite semiconductors contain the heavy ions Pb2+ and/or Sn2+. As solar systems are subject to the Waste Electrical and Electronic Equipment Directive (WEEE), a reduction of such heavy metals is desirable to potentially lower the total life cycle cost of products. The systematic investigation of Perovskites for their suitability for use in solar cells is a huge challenge, as there is already a very large compositional space due to the many possibilities for the composition and composition of the cations and anions. In addition, however, the properties of the finished semiconducting layers are also strongly influenced by the processing and the boundary layers used. In Pero4PV, a systematic approach of high-throughput research was therefore developed in order to efficiently identify suitable materials for commercial use in photovoltaics in such a complex parameter space.