Perowskit Solarzellen: Deutsche Forschung gegen China Photovoltaik
Eine neue Generation von Solarzellen, entwickelt in Deutschland, könnte die globale Photovoltaik-Landschaft nachhaltig verändern und die starke Abhängigkeit Europas von chinesischer Technologie verringern. Einem Forschungsteam am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) ist ein entscheidender Durchbruch bei der Entwicklung von Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen gelungen. Diese Technologie verspricht nicht nur höhere Wirkungsgrade, sondern auch eine kostengünstigere und ressourcenschonendere Herstellung.
Photovoltaik der Zukunft in Europa: Chance durch Perowskit-Technik?
Aktuell dominiert China die globale Produktion von Photovoltaik-Technologie, was in Europa zu einer strategischen Abhängigkeit führt. Perowskit-Solarzellen könnten hier eine Wende einleiten. Sie basieren auf Materialien, die in großen Mengen verfügbar sind, und ihre Herstellung erfordert keine extrem energieintensiven Prozesse, wie sie für hochreines Silizium nötig sind. Aktuelle Deutschland Solar News werden zunehmend von Fortschritten in diesem Bereich geprägt.
Ein Team um Prof. Dr. Steve Albrecht am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) hat diesen Hoffnungen neuen Auftrieb gegeben. Es entwickelte eine Tandem-Solarzelle, die einen zertifizierten Wirkungsgrad von 31,8 Prozent erreicht – ein Wert, der die Effizienz herkömmlicher Siliziumzellen deutlich übertrifft. Für eine Weiterentwicklung dieser Technologie erhielten die HZB-Forscher Siddhartha Garud und Kevin J. Prince kürzlich den Technologietransfer-Preis des Zentrums. Ihre Arbeit an einer Mehrfachzellenarchitektur auf Perowskit-Basis gilt als entscheidender Schritt zur Marktreife.
Tandem-Solarzellen: Effizienz-Durchbruch in der Photovoltaik
Das grundlegende Prinzip der Photovoltaik beruht auf der Umwandlung von Sonnenlicht in elektrischen Strom. Tandem-Solarzellen optimieren diesen Prozess, indem sie zwei verschiedene Halbleitermaterialien kombinieren. In der am HZB entwickelten Zelle befindet sich eine dünne Perowskit-Schicht über einer konventionellen Silizium-Schicht.
Diese Anordnung nutzt das Sonnenspektrum weitaus effektiver aus: Die Perowskit-Schicht absorbiert vor allem die energiereichen blauen und grünen Lichtanteile, während die darunterliegende Silizium-Schicht die roten und infraroten Anteile des Lichts in Strom umwandelt. Durch diese „Arbeitsteilung“ wird mehr Energie aus dem einfallenden Licht gewonnen, als es eine einzelne Schicht könnte. Dieser Effizienzsprung ist einer der Hauptgründe, warum die Technologie als so vielversprechend gilt.
Perowskit Solarzellen: Kostenvorteile und Nachhaltigkeit
Ein wesentlicher Vorteil der Perowskit-Technologie liegt in ihrer potenziellen Kosteneffizienz. Die Materialien sind günstig und der Herstellungsprozess ist vergleichsweise einfach und schnell. Dies könnte die Produktionskosten für Solarmodule in Zukunft erheblich senken und sie für noch mehr Anwender attraktiv machen.
Gleichzeitig ist die Herstellung umweltfreundlicher. Die energieintensive Produktion von Silizium-Wafern entfällt, was den CO2-Fußabdruck der Solarzellenfertigung deutlich reduziert. Allerdings stehen die Forscher noch vor Herausforderungen, insbesondere bei der Langzeitstabilität der Perowskit-Materialien unter realen Witterungsbedingungen und bei der Skalierung der Produktion auf große Flächen. Projekte wie COMET-PV am HZB nutzen bereits Robotik und künstliche Intelligenz, um die Entwicklung haltbarerer Materialien zu beschleunigen.
Perowskit-Solarzellen: Perspektiven für die Zukunft der Photovoltaik
Die Forschungsergebnisse sind äußerst vielversprechend. Die Europäische Union beobachtet die Entwicklungen genau und fördert Projekte, die die Energieunabhängigkeit des Kontinents stärken sollen. Sollte die Skalierung der Produktion gelingen, könnten Perowskit-Module in wenigen Jahren eine bedeutende Rolle auf dem Solarmarkt spielen.
Die Flexibilität des Materials eröffnet zudem völlig neue Anwendungsmöglichkeiten, die über klassische Dachanlagen hinausgehen. Denkbar sind biegsame Solarmodule auf Fahrzeugdächern, an Fassaden oder sogar in Textilien integriert. Dies könnte den Einfluss von Photovoltaik auf Haus und Lebensstil revolutionieren.
Während diese Zukunftstechnologie heranreift, können Hausbesitzer und Mieter schon heute aktiv zur Energiewende beitragen. Für Eigenheimbesitzer sind PV-Anlagen mit Speicher und Montagesets der etablierte Standard zur Maximierung des Eigenverbrauchs. Für Mieter und Eigentümer mit weniger Platz bieten Balkonkraftwerke ohne Speicher eine unkomplizierte Möglichkeit, die eigenen Stromkosten zu senken. Zukünftig könnten flexible Perowskit-Zellen solche Kleinanlagen noch leichter und vielseitiger machen.
