Dagegen kommt der integrierte Photosuperkondensator des Freiburger Forschungsteams mit drei Elektroden aus, da er über eine geteilte Graphit-Folienelektrode zwischen dem Superkondensator und der Solarzelle verfügt. Der verwendete Gel-Elektrolyt-Superkondensator basiert auf einem neuartigen Elektrodenmaterial, so genannten stickstoffdotierten Kohlenstoffnanokugeln (MPCN), die porös sind und somit eine hohe Gesamtoberfläche aufweisen, an der die lichtgenerierten Ladungsträger besonders gut gespeichert werden. „Die MPNC-Nanokugeln sind auf allen Längenskalen optimal für die Ladungsspeicherungsprozesse ausgelegt und lassen sich einfach und reproduzierbar zu Elektroden prozessieren“, sagt Prof. Dr. Anna Fischer.
Photosuperkondensator hat Gesamtwirkungsgrad von 11,5 Prozent
So kann der neuartige Gel-Elektrolyt-Superkondensator Leistungsdichten von bis zu 14.8 kW/kg (11 mW/cm²) bei Energiedichten von bis zu 13.8 Wh/kg (10.4 µWh/cm²) erreichen und die integrierten Photosuperkondensatoren Leistungsdichten von bis zu 2.2 mW/cm² bei Energiedichten von bis zu 4.27 µWh/cm². Dank der Perowskit-Solarzelle ist eine vergleichsweise schnelle Ladung von unter fünf Sekunden bis zu einem Volt möglich – eine Spannung, die eine Silizium-Solarzelle nicht erreichen würde. „Durch die hohe Effizienz des MPNC-Superkondensators und der Perowskit-Solarzelle erreicht der integrierte Photosuperkondensator einen bis dato unerreichten Gesamtwirkungsgrad von 11,5 Prozent“, sagt Prof. Dr. Stefan Glunz.
Original publication:
Berestok, T., Diestel, C., Ortlieb, N., Büttner, J., Matthews, J., Schulze, P. S., Goldschmidt, J., Glunz, S. W., & Fischer, A. (2021). High‐Efficiency Monolithic Photosupercapacitor – A Smart Integration of a Perovskite Solar Cell with a Mesoporous Carbon Double‐Layer Capacitor. DOI: https://doi.org/10.1002/solr.202100662
Kontakt:
Prof. Dr. Anna Fischer
Institut für Anorganische und Analytische Chemie und
Exzellenzcluster Living, Adaptive and Energy-autonomous Materials Systems (livMatS)
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Email: anna.fischer@ac.uni-freiburg.de
Tel.: 0761/203-8717
Prof. Dr. Stefan Glunz
Institut für Nachhaltige Technische Systeme (INATECH) und
Exzellenzcluster Living, Adaptive and Energy-autonomous Materials Systems (livMatS)
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg und
Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE)
Email: stefan.glunz@ise.fraunhofer.de
Tel.: 0761/4588-5191
Sonja Seidel
Wissenschaftskommunikation
Exzellenzcluster Living, Adaptive and Energy-autonomous Materials Systems (livMatS)
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Email: sonja.seidel@livmats.uni-freiburg.de
Tel.: 0761/203-95361