Perowskit-Tandem-Solarzellen: Kommerzielle Solarmodule mit Rekordwirkungsgraden in greifbarer Nähe

Kommerzielle Solarmodule mit Rekordwirkungsgraden könnten mittels Perowskit-Tandemsolarzellen schon in wenigen Jahren realisiert werden. Forscher der Firma Swift Solar aus dem Silicon Valley arbeiten bereits seit mehr als einem Jahrzehnt an dieser Technologie, ebenso wie viele andere Startup-Unternehmen. Einige Wissenschaftler äußerten jedoch die Befürchtung, dass die Zeit knapp werden könnte:

Ich habe das Gefühl, dass der Markt das Vertrauen in diese Technologie verlieren könnte, wenn es in den nächsten zwei bis drei Jahren keine Perowskit-Produkte gibt.

- Bin Chen, Assistenzprofessor für Perowskit-Technologie an der Northwestern University

Bei dem Verfahren wird Silizium mit Perowskiten beschichtet (etwa durch Aufdampfen, Drucken oder Spin-Coating), sodass verschiedene Wellenlängen des Sonnenlichts absorbiert werden und so im Labor bereits ein Wirkungsgrad von über 33 % erreicht werden konnte. Eine der Herausforderungen ist die Vergänglichkeit von Perowskit als Material für Solarpaneele, aber in letzter Zeit wurden Fortschritte bei der Verbesserung der Stabilität erzielt. Einige Solarunternehmen haben in den vergangenen Monaten ihr Vertrauen in die Technologie bewiesen, indem sie große Summen in Pilotproduktionslinien investierten.

Die Idee ist, etwas zu entwickeln, das in der Herstellung pro Watt billiger ist und das man dann mit einem Aufschlag verkaufen kann, weil es einen ziemlich hohen Wirkungsgrad hat.

- Jenny Chase, Solaranalystin bei BloombergNEF

Neben der Unbeständigkeit aufgrund der hohen Empfindlichkeit gegenüber Wasser, Licht und Hitze spielt die Skalierbarkeit der Projekte eine entscheidende Rolle. Das US-Energieministerium hat Millionen von US-Dollar in zwei aktuelle Projekte von Bin Chen und Barry Rand, Professor für Elektrotechnik und Informatik an der Princeton University, investiert, um Perowskit-Silizium-Konfigurationen zu testen, die haltbarer sein könnten, sowie in Projekte von Universitäten und dem US National Renewable Energy Laboratory. 

Tomas Leijtens, Mitbegründer und Chief Technology Officer von Swift, berichtet, dass das Unternehmen seine Zellen nun Temperaturen von bis zu 70 °C aussetzen kann. Das Startup hofft, seine hocheffizienten Module in vier Jahren auf den Markt bringen zu können.

Ich denke, die Ergebnisse sind vielversprechend genug, um die Investitionen zu rechtfertigen. Aber wir sollten das noch nicht als 'abgeschlossen' betrachten. Es müssen noch viele Durchbrüche erzielt werden, vor allem in Bezug auf die Stabilität.

Vor einigen Monaten hat First Solar, der größte Solarhersteller in den USA, das europäische Perowskit-Unternehmen Evolar übernommen. Das britische Startup Oxford PV will noch in diesem Jahr die ersten Perowskit-Tandemmodule mit einer Effizienz von 28,6 % auf den Markt bringen. Hanwha Q Cells aus Korea hat vor 100 Millionen US-Dollar in den Aufbau einer Perowskit-Tandem-Pilotlinie investieren.

Silizium ist gut, aber Tandems sind besser. Im Kampf gegen den Klimawandel müssen wir die Entwicklung beschleunigen und dürfen nicht einfach sagen: 'Oh, das ist gut genug - wir sind fertig'. Alles kann verbessert werden.

- Tomas Leijtens