Die ersten Solarzellen auf Basis einer Perowskit-Verbindung entwickelten japanische Forscher um das Jahr 2007. Die Bauteile verwandelten gerade einmal zwei Prozent der einfallenden Strahlung in elektrischen Strom. Doch bereits fünf Jahre später war der Wirkungsgrad auf 15 Prozent hochgeschnellt. Nicht nur wegen dieser beachtlichen Leistungssteigerung gelten Perowskite als die neuen Hoffnungsträger in der Fotovoltaik, erklärt der koreanische Forscher Sang Il Seok.

"Solarzellen auf Basis von Perowskit lassen sich auch vergleichsweise preiswert herstellen. Experten gehen davon aus, dass sich die Produktionskosten bloß auf ein Drittel dessen belaufen, was die Fertigung von konventionellen Silizium-Zellen kostet."

Das liegt zum einen an den Materialien. Die aktive Schicht in Perowskit-Zellen besteht aus einer Bleiverbindung, die im Gegensatz zum Silizium nicht aufwendig gereinigt werden muss. Und auch der Herstellungsprozess selbst kommt ohne komplizierte Technik aus.

"Unsere Prozedur lässt sich verhältnismäßig einfach durchführen. Denn wir benutzen ausschließlich Flüssigkeiten mit den gelösten Bestandteilen. Aus denen bauen wir unsere Perowskit-Schicht auf einem beschichteten Glasträger auf."

Dazu wenden die Forscher des Korea Research Institute of Chemical Technology ein etabliertes Verfahren an, mit dem sich dünne Schichten auf einen Werkstoff auftragen lassen: die Rotationsbeschichtung, auch Spincoating genannt. In einem Lösemittel mischen sie zunächst die beiden Ausgangsstoffe, die miteinander zu dem Perowskit reagieren sollen. Ein paar Milliliter davon tropfen sie auf den Glasträger, der dann - ähnlich wie auf einer Töpferscheibe - in eine schnelle Rotation versetzt wird. Ein dünner Film der Flüssigkeit zieht sich so über die Oberfläche. Das Lösemittel verdampft, der feste Perowskit bleibt zurück. Bisher gab es dabei allerdings ein Problem: Die Schichten fielen recht ungleichmäßig aus, weil sich kleine Perowskit-Körnchen bildeten. Das lag daran, dass das Lösemittel zu schnell verdampfte, sagt Sang Il Seok.

"Wir haben daher die Geschwindigkeit gedrosselt, mit der die beiden Komponenten miteinander zum Perowskit reagieren. Ganz entscheidend hilft uns dabei ein Bestandteil unseres Lösemittel-Cocktails, das Dimethylsulfoxid, kurz DMSO. Es bindet an einen der Ausgangsstoffe, sodass er viel langsamer reagiert. Auf dieser Verlangsamung durch das Lösemittel basiert die hohe Qualität unserer Beschichtung."

Gleichförmig dicke, homogene Perowskit-Filme sind das Resultat. Die Körnchen entstehen nicht mehr, und das wirkt sich auf die Leistungsfähigkeit der Solarzelle aus. Denn an den Grenzflächen der Körnchen ging bisher immer ein gewisser Teil der elektrischen Energie verloren.

"Durch den neuen Herstellungsprozess haben wir einen Wirkungsgrad von über 16 Prozent erreicht - das ist ein zertifizierter Wert. Ich hoffe natürlich, dass wir irgendwann in den Bereich von Silizium-Solarzellen vordringen, wo der Rekord derzeit bei knapp 25 Prozent liegt. Schon jetzt haben wir bei einer Perowskit-Zelle im Labor 18 Prozent gemessen. Auf gut zwanzig dürften wir es also schaffen, wenn wir unseren Prozess und unsere Materialien noch weiter verbessern."

Und wenn die Effizienzsteigerung bei Perowskit-Solarzellen genauso schnell voranschreitet wie bisher, dann dürfte diese Wegmarke bald schon erreicht werden.