Was Aromastoffe in Solarzellen zu suchen haben
Stoffe aus der Lebensmittelindustrie könnten problematische Chemikalien bei der Herstellung von Solarzellen ersetzen. Forschende aus Dresden haben mit Computermodellen geeignete Kandidaten gefunden und erste Zellen damit hergestellt.
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Von der Lebensmittelindustrie zur Solarzelle: Forschende aus Dresden untersuchen Lösungsmittel, die weniger bedenkliche Alternativen für die Herstellung von Perowskit-Solarzellen sein könnten. © Collage mit Material von Anna Bratiytchuk (l.) und Ekaterina Ananina
Aromastoffe sorgen in Lebensmitteln für Geschmack und Geruch. Einige Substanzen, die dafür eingesetzt werden, könnten künftig noch eine ganz andere Aufgabe übernehmen: als Lösungsmittel bei der Herstellung von Solarzellen. Forschende der Technischen Universität Dresden (TUD) und des Leibniz-Instituts für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (IFW) suchen damit nach weniger bedenklichen Alternativen zu bisher verwendeten Chemikalien.
Es geht um sogenannte Perowskit-Solarzellen. Sie gelten als vielversprechend für die Photovoltaik, weil sie einen hohen Wirkungsgrad erreichen können. Bei ihrer Herstellung werden die Ausgangsstoffe in Lösungsmitteln verarbeitet. Viele der bisher verwendeten Stoffe können Gesundheit und Umwelt schädigen. Ersatz ist allerdings schwer zu finden. Denn das Lösungsmittel beeinflusst, wie sich die Materialien verarbeiten lassen und wie gut die fertige Solarzelle funktioniert.
Das alles betrachtet allerdings nur einen Teil der Herstellung. Wie umweltfreundlich eine Solarzelle insgesamt ist, hängt auch von den übrigen Materialien, der Produktion, ihrer Lebensdauer und dem Recycling ab.
Computer statt Ausprobieren
Bislang waren bei der Suche nach geeigneten Lösungsmitteln viele Versuche im Labor nötig. Die Dresdner Forschenden wollen schneller ans Ziel kommen. Gemeinsam mit einem Team der Universidad Nacional del Sur in Argentinien nutzen sie verschiedene physikalische und chemische Computermodelle. Diese berechnen, welche Lösungsmittel infrage kommen könnten. Erst dann beginnt der Test im Labor.
Und tatsächlich fanden die Forschenden auf diese Weise neue Kandidaten. Darunter sind Stoffe, die auch als Zusatzstoffe in Lebensmitteln verwendet werden. Daraus stellten sie anschließend Solarzellen her. Deren Leistung war mit Zellen vergleichbar, für die herkömmliche problematische Lösungsmittel verwendet wurden.
Bislang wurde das Verfahren im Labor erprobt. Ob sich die neuen Lösungsmittel auch für die Herstellung von Solarzellen in größerem Maßstab eignen, ist damit noch nicht geklärt. Die Methode könnte die Suche nach weiteren Alternativen erleichtern. Nicht jeder Stoff müsste dafür zunächst im Labor ausprobiert werden. Das könnte die Zahl der nötigen Experimente verringern.
Auch Recycling im Blick
Die Arbeit gehört zum Exzellenzcluster REC² an der TUD. Dort untersuchen Forschende, wie sich Elektronik von der Herstellung bis zum Recycling nachhaltiger gestalten lässt.
Die Suche nach geeigneten Lösungsmitteln ist noch nicht beendet. Als Nächstes wollen die Forschenden herausfinden, ob weniger bedenkliche Lösungsmittel auch beim Recycling von Perowskit-Solarzellen Vorteile bringen. Ihr Verfahren könnte außerdem bei anderen elektronischen Bauteilen eingesetzt werden, für deren Herstellung ebenfalls Lösungsmittel benötigt werden.
Originalpublikation:
J. R. Bautista-Quijano, H. Heffner, V. V. Shilovskikh, B. Rivkin, I. López Corral, Y. Vaynzof, A predictive approach for fabricating efficient perovskite solar cells using green solvents, Energy & Environmental Science (2026).
