Tandemzellen mit Perowskit-Schicht sollen Solarmarkt revolutionieren
Tandem-Solarzellen mit Perowskit-Schicht versprechen deutlich höhere Wirkungsgrade als herkömmliche Siliziumzellen. In Brandenburg ist bereits eine erste Produktionslinie in Betrieb.
Reine Siliziumzellen beherrschen den Solarmarkt, stoßen aber physikalisch an ihre Grenzen. Tandemzellen mit einer zusätzlichen Perowskit-Schicht versprechen deutlich mehr Ausbeute aus dem Sonnenlicht. In Brandenburg läuft bereits eine erste Produktionslinie, die die neue Technologie in den Massenmarkt bringen soll.
Die Kombination aus Silizium und Perowskit ermöglicht es, einen größeren Teil des Sonnenlichtspektrums in elektrische Energie umzuwandeln. Während herkömmliche Siliziumzellen nur einen begrenzten Wellenlängenbereich nutzen können, ergänzen sich die beiden Materialien: Die Perowskit-Schicht absorbiert kurzwelliges Licht, während das darunterliegende Silizium langwelliges Licht verarbeitet. Dadurch lassen sich Wirkungsgrade erzielen, die über den theoretischen Grenzen reiner Siliziumzellen liegen.
Die physikalische Obergrenze für Silizium-Solarzellen liegt bei etwa 29 Prozent Wirkungsgrad. In der Praxis erreichen kommerzielle Module deutlich weniger. Tandemzellen hingegen haben in Labortests bereits Wirkungsgrade von über 33 Prozent erzielt. Diese Steigerung mag auf den ersten Blick gering erscheinen, bedeutet aber bei großen Solaranlagen eine erhebliche Mehrleistung pro Fläche.
Der Standort in Brandenburg markiert einen wichtigen Schritt zur Kommerzialisierung der Technologie. Die dortige Produktionslinie soll zeigen, dass sich Tandemzellen nicht nur im Labor, sondern auch unter industriellen Bedingungen fertigen lassen. Branchenbeobachter sehen darin einen möglichen Wendepunkt für die Photovoltaik-Industrie, die seit Jahren auf der Suche nach effizienteren und kostengünstigeren Lösungen ist.
Die Herstellung von Tandemzellen ist allerdings komplexer als die konventioneller Siliziummodule. Die Perowskit-Schicht muss präzise aufgetragen werden, und die Langzeitstabilität der Materialien galt lange als Schwachpunkt. Feuchtigkeit und Temperaturschwankungen können die empfindliche Kristallstruktur beschädigen. Fortschritte bei der Verkapselung und Materialzusammensetzung haben diese Probleme in den vergangenen Jahren jedoch deutlich reduziert.
Ökonomisch könnte sich die Technologie vor allem dort durchsetzen, wo die Fläche begrenzt ist, etwa bei Dachanlagen oder in dicht besiedelten Regionen. Auch für die Kombination mit der Landwirtschaft auf derselben Fläche, bekannt als Agri-Photovoltaik, sind höhere Wirkungsgrade attraktiv. Die höhere Effizienz rechtfertigt dabei die zunächst höheren Herstellungskosten.
Die Forschung an Perowskit-Solarzellen hat in den letzten Jahren weltweit an Dynamik gewonnen. Zahlreiche Universitäten und Unternehmen arbeiten an der Verbesserung der Materialien und Produktionsverfahren. Die Anlage in Brandenburg ist eine der ersten industriellen Fertigungslinien für Tandemzellen in Europa und könnte als Blaupause für weitere Fabriken dienen.
Ob sich die Technologie tatsächlich flächendeckend durchsetzt, hängt von mehreren Faktoren ab: den Produktionskosten, der Haltbarkeit der Module und der weiteren Steigerung der Wirkungsgrade. Die ersten Ergebnisse aus Brandenburg werden zeigen, ob die Tandemzelle das hält, was die Forschung verspricht. Für die Energiewende wäre ein Durchbruch dieser Technologie ein bedeutender Fortschritt, da sie die Stromerzeugung aus Sonnenlicht effizienter und damit auch wirtschaftlicher machen könnte.
