Solarzellen mit überragender Effizienz: Perowskit trifft Sizilium

Vor Kurzem sorgte die Effizienz von 33,9 Prozent einer Solarzelle des Herstellers LONGi für Schlagzeilen, wobei es sich dabei nur um eine winzige Probe gehandelt hat.

Bemerkenswert daran war nicht allein der hohe Energieertrag, sondern vielmehr die Zusammensetzung der Zellen, die für die Zukunft einiges hoffen lässt. Auf eine klassische Solarzelle, hauptsächlich aus Silizium aufgebaut ist eine Schicht Perowskit aufgetragen.

Zellen aus diesem Material, genau genommen Calciumtitanat, sollen zumindest in einer Laborumgebung auf bis zu 50 Prozent Effizienz kommen können. Leider sind sie nicht sehr haltbar, schon gar nicht 25 Jahre, welche eine klassische Solarzelle auf Silizium-Basis schafft und dann noch immer bei 80 Prozent ihrer ursprünglichen Effizienz liegt.

Nur leider ist diese Effizienz nicht so hoch, wie es zu wünschen wäre. Bei knapp maximal 20 Prozent Energieausbeute ist Schluss. Und hier kommt die Tandem-Solarzelle ins Spiel. Noch sind es Mutmaßungen, aber im besten Fall 45 Prozent Effizienz und 30 Jahre Lebensdauer klingen zumindest verheißungsvoll.

Praktisch umsetzbar

Dass dies im industriellen Maßstab funktionieren kann, hat die Firma Oxford PV in ihrer Fabrik in Brandenburg an der Havel demonstriert. Hier werden solche Tandem-Solarzellen bereits gefertigt und erreichen eine Effizienz von 28,6 Prozent.

In größerem Rahmen wird mit 24 Prozent kalkuliert. Zudem gibt Oxford PV an, dass allein in der dortigen Fabrik bei voller Auslastung 50 Megawatt Leistung im Jahr produziert werden kann. Ein typisches Hausdach fasst etwa 10 Kilowatt, also 0,01 Megawatt.

Viel mehr, viel billiger

Gerade rechtzeitig kommt diese Entwicklung, was auch ein Blick auf die absoluten Zahl zeigt. Im Jahr 2022 waren 1,2 Terawatt an Solarleistung installiert - auf dem gesamten Planeten. Selbst bei optimaler Umsetzung dieser Energie würde die Menge noch nicht einmal für den kompletten Energiebedarf eines Industrielandes wie Deutschland genügen.

Bis 2060 sollen deshalb nach Möglichkeit 100 Terawatt weltweit zur Verfügung stehen. Das entspräche dann immerhin der 25-fachen Menge an Strom, den die USA jedes Jahr produzieren.

Dabei sind die Preise pro Kilowattstunde bereits aktuell mehr als konkurrenzfähig. 5 Cent sind es über den gesamten Lebenszyklus einer Photovoltaikanlage gerechnet. Die Hälfte wäre es bei Tandem-Solarzellen mit Perowskit und Silizium.

Im Vergleich zu fossilen Energieträgern oder sogar zu Kernkraft, bei der selbst die Energiekonzerne von circa 8 Cent pro Kilowatt sprechen, ist Solarenergie bemerkenswert günstig.

Das Problem: Die Investition muss getätigt werden, noch bevor die erste Kilowattstunde produziert ist. Bei Gas oder Öl muss erst nach und nach gezahlt werden. Bei Kernenergie muss sich erst die nächste Generation um die Kosten der Entsorgung kümmern.

Da sind günstige, haltbare und besonders effiziente Solarmodule sehr willkommen.