Die Energie der Zukunft kommt aus der Natur – und jetzt sogar durch sie: Ein südkoreanisches Forschungsteam hat mit einem Kampfer-Derivat die Effizienz von Perowskit-Solarzellen deutlich gesteigert. Das natürliche Molekül verbessert nicht nur den Wirkungsgrad um 9,6 %, sondern macht die empfindlichen Solarfilme auch langlebiger. Ein überraschender Fortschritt für eine Technologie, die als Hoffnungsträger der Energiewende gilt – bislang aber an ihrer Instabilität scheiterte.
Kampfer als Additiv: Was bringt das?
Perowskit-Zellen bestehen aus vielen winzigen Kristallen. Je grösser und geordneter diese wachsen, desto besser fliesst der Strom. Das Problem: Herkömmliche Zusatzstoffe hinterlassen Rückstände, die die Leistungsfähigkeit mindern. Die Lösung kommt aus der Pflanzenwelt: Campherchinon (CQ) – eine oxidierte Variante des natürlichen Kampfers – verändert beim Erhitzen seine Phase zweistufig. Erst bei 70 °C bleibt es im Material, bei 150 °C verdampft es rückstandsfrei. Das ermöglicht eine kontrollierte Kristallbildung – ohne störende Reste im fertigen Solarfilm.
Die Folge: grössere Kristalle, weniger Defekte, höherer Stromfluss. CQ-Zellen erreichten 25,2 % Wirkungsgrad – gegenüber 23,0 % bei unbehandelten Vergleichszellen. Die Kristallstruktur war fast doppelt so gross und deutlich besser ausgerichtet, wie das Team um Prof. Changduk Yang von der UNIST in der Fachzeitschrift Energy & Environmental Science berichtet.
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Warum das so wichtig ist
Neben dem höheren Wirkungsgrad zeigt sich vor allem in der Stabilität ein echter Sprung: Während herkömmliche Perowskit-Zellen nach 500 Stunden unter Belastung auf unter 81 % Leistung abfielen, hielten die mit CQ behandelten Zellen über 1000 Stunden lang mehr als 90 %. Auch die Trägerlebensdauer (also wie lange Elektronen stabil transportiert werden) stieg von 788 ns auf 2130 ns – ein entscheidender Faktor für die Alltagstauglichkeit.
Die Reduktion der Trap-Dichte – also jener Defekte, die Elektronen „einfallen“ lassen – zeigt, dass das Material durch CQ nicht nur geordneter, sondern auch robuster wird. Mit anderen Worten: CQ macht Perowskit-Zellen nicht nur besser, sondern endlich auch belastbar genug für reale Anwendungen.
Hoffnung für die Energiewende?
Perowskit-Zellen gelten als vielversprechend, weil sie sich leicht verarbeiten lassen, flexibel sind und in sogenannten Tandemzellen mit Silizium kombiniert werden können – was theoretisch Wirkungsgrade von über 30 % ermöglicht. Doch ihre bisherige Instabilität war ein grosses Hindernis.
Die Entdeckung, dass ein natürlicher Stoff wie Kampfer dieses Problem lösen kann, ist ein Schritt in Richtung nachhaltiger, effizienter und kostengünstiger Solarzellen. Die Idee: Chemische Prozesse so zu gestalten, dass die Materialien rückstandsfrei, robust und massentauglich sind – ohne toxische Zusätze.
Was denkst du: Ist das der Durchbruch für Perowskit-Zellen? Würdest du Solarpanels mit dieser Technik einsetzen? Diskutiere mit in den Kommentaren!
