Forscher erreichen Rekordstabilität von Perowskit-Solarmodulen unter Licht-, Hitze- und UV-Belastung
Jan 15, 2026
Ein internationales Forschungsteam hat mit einer chemiegesteuerten Passivierungstechnologie, die industrietauglich ist, eine Rekordstabilität von Perowskit-Solarmodulen unter Licht-, Hitze- und UV-Belastung erreicht. Bemerkenswert ist, dass ein 48-cm2-Demonstrationsmodul nach 5.000 Stunden Einstrahlung von 1-Sonnenlicht und maximalem Leistungspunkt (MPP) etwa 95 % seines ursprünglichen Wirkungsgrads behielt.
„Die wichtigste Neuerung dieser Arbeit ist die Einführung einer Co{0}}-Kristall-Engineering-Strategie für zwei-dimensionale (2D) Perowskite, die auf neutralen Molekülen und nicht auf herkömmlichen ionischen sperrigen Kationen basiert“, sagte die korrespondierende Autorin Narges Yaghoobi Nia gegenüber pv magazine und fügte hinzu, dass die Studie gezeigt habe, dass neutrale Triazin--basierte Moleküle, bekannt als Benzoguanamin (BGA), als „Coformer, die sich zu a zusammenfügen“ fungieren können stöchiometrische 2D-Perowskit-Co--Kristallphase durch intermolekulare Wechselwirkungen anstelle von Ionenaustausch.“
Die Forscher stellten fest, dass BGA sowohl Halogenid- als auch kationische Leerstellen in dünnen Perowskit-Verbundfilmen selektiv passivierte, indem es „starke Lewis-Addukte und intermolekulare Bindungen bildete“ und als multifunktionales Mittel fungierte.
„Diese auf BGA- basierenden 2D-Perowskitfilme blockieren wirksam die Ionenwanderung und das Ausgasen flüchtiger MA+-Kationen bei längerer Umgebungsbeleuchtung“, sagten die Forscher und fügten hinzu, dass die stabile 2D-Perowskitphase die ursprüngliche 3D-Perowskit-Stöchiometrie nicht veränderte.
Laut Yaghoobi Nia war es auch neu, nicht{0}}polare, industriekompatible-Lösungsmittel zu verwenden, um Schäden an der 3D-Schicht zu vermeiden.
Eine Demonstration der behandelten Filme in optimierten Perowskit-Solarzellen führte zu einer Effizienzerhaltung von über 95 % nach 5.000 Stunden 1-Sonnen-Lichteinwirkung und MPP-Bedingungen. Unter thermischen Belastungstests wies das Zielgerät nach 5.000 Stunden bei 85 °C eine Effizienzerhaltung von über 91 % und nach 1.000 Stunden kontinuierlicher UV-Bestrahlung und MPP-Tracking bei atmosphärischen Bedingungen eine Effizienzerhaltung von über 98 % auf.
Die Forscher stellten außerdem Module mit einer aktiven Fläche von bis zu 48 cm² her, die einen Leistungsumwandlungswirkungsgrad von 18,5 % und ein Stabilitätsniveau aufwiesen, das über den kommerziellen IEC/ISOS-Anforderungen lag. Kleinflächige Solarzellen hatten einen Wirkungsgrad von 23,4 %.
„Unsere Co-Kristall-Engineering-Methode zeigt eine deutliche Verbesserung sowohl der Effizienz als auch der Stabilität im Vergleich zu zuvor veröffentlichten Ergebnissen“, stellten die Forscher fest. „Zusammengenommen beseitigen diese Fortschritte direkt eines der letzten großen Hindernisse für die Kommerzialisierung von Perowskiten: die langfristige Modulstabilität unter realistischen Betriebsbedingungen“, sagte Yaghoobi Nia.
Im Hinblick auf die Herstellbarkeit wurde der Co-Kristall-Engineering-Prozess so konzipiert, dass er mit bestehenden Arbeitsabläufen zur Perowskit-Herstellung kompatibel ist.
„Aus Prozesssicht handelt es sich um einen einzigen zusätzlichen Abscheidungsschritt auf einer standardmäßigen 3D-Perowskitschicht“, erklärte Yaghoobi Nia und fügte hinzu, dass keine komplexe Synthese, Hochtemperaturverarbeitung, Vakuumschritte oder neue kapitalintensive Werkzeuge erforderlich seien. „Dies senkt die Hürde für den Technologietransfer auf bestehende PV-Produktionslinien“, bemerkte sie.
Die 2D-Co--Kristallschicht wird durch Lösungsabscheidung aus einem un-polaren Lösungsmittel und anschließendes mildes thermisches Tempern gebildet. „Wichtig ist, dass die Komplexität eher chemischer als technologischer Natur ist. Die Innovation liegt im molekularen Design und der Grenzflächenchemie, nicht in zusätzlichen Herstellungsschritten. Dies macht den Ansatz äußerst attraktiv für die Skalierung und industrielle Übernahme“, betonte Yaghoobi Nia
Die Forschung wurde von einem Team der Iritaly Trading Company und der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) geleitet, zusammen mit Forschern der Universität Rom Tor Vergata, Institut für Struktur der Materie, Argonne National Laboratory, Italien-mit Sitz bei Greatcell Solar.
Die Forscher bewerteten die Arbeit mit BGA als „bahnbrechende Verbindung zur Realisierung einzigartiger ko-kristalliner niedrig-dimensionaler Perowskit-Phasen unter Verwendung nicht-polarer Lösungsmittel, was zu hocheffizienten und stabilen Perowskit-Geräten führt.“
Es wird ausführlich beschrieben in „Co-crystal engineering of a two-dimensional perovskite Phase for perovskite solar module with Improved Efficiency and Stability“, veröffentlicht in Nature Energy.
