Ursprünglich hatte Toshiba nach eigenen Angaben ein zweistufiges Beschichtungsverfahren entwickelt, bei dem zunächst eine Schicht Bleijodid-Tinte (Pbl2) auf ein Substrat aufgebracht wurde, gefolgt von einer Schicht Methyammoniumjodid-Tinte (CH3NH3I). Dadurch wurde eine Reaktion ausgelöst, die eine MAPbI3-Schicht bildete. Die Beschichtungsrate dieses mehrstufigen Ansatzes sei jedoch gering gewesen. Zudem hinterließ das Verfahren oft nicht umgesetzte Abschnitte in der Perowskitschicht (Abbildung 1 unten, links).
Als Alternative, so das japanische Unternehmen, habe man ein einstufiges Verfahren erprobt, bei dem die MAPbI3-Tinte direkt aufgetragen wird. Allerdings ist es nicht einfach, die Kristallisation des MAPbI3 zu kontrollieren und eine gleichmäßige Perowskit-Schicht über eine große Fläche zu erhalten (Abbildung 1 unten, rechts).
Bild: Toshiba
Toshiba hat deshalb ein einstufiges Beschichtungsverfahren entwickelt, bei dem verbesserte Tinte, Filmtrocknungsverfahren und Produktionsanlagen eingesetzt werden, so dass sich eine gleichmäßige Perowskit-Schicht auf einer Fläche von 703 Quadratzentimetern erzeugen lässt. Diese Innovationen hätten die Schritte für die Abscheidung der Perowskit-Schicht halbiert und die Beschichtungsgeschwindigkeit auf sechs Meter pro Minute auf einem fünf mal fünf Quadratzentimeter großen Modul erhöht– eine Geschwindigkeit, die die Anforderungen für die Massenproduktion erfülle (Abbildung 2 unten, links).
Angewandt auf Toshibas 703 Quadratzentimetern großen Perowskit-Module auf Polymerfolienbasis erreicht das neue Verfahren einen Wirkungsgrad von 15,1 Prozent – dem Unternehmen zufolge der weltweit höchste Wert für ein großflächiges Perowskit-Modul auf Polymerfolienbasis. (Abbildung 2 unten, rechts). Dieser höhere Wirkungsgrad und der schnellere, vereinfachte Produktionsprozess bringen die Kommerzialisierung hocheffizienter, kostengünstiger Perowskit-Module auf Polymerfolienbasis deutlich voran, ist Toshiba überzeugt.
Bild: Toshiba
Der Hersteller hat sich das Ziel gesetzt, mit weiterer Forschung den Wirkungsgrad auf 20 Prozent oder mehr zu erhöhen und die aktive Fläche auf 900 Quadratzentimeter zu vergrößern. Das Unternehmen schätzt, dass sich die Herstellungskosten von Perowskit-Modulen damit auf umgerechnet 0,15 Euro pro Watt senken lassen.
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