Aufbau der Tandemsolarzelle mit einer Unterzelle aus Silizium und einer Topzelle aus Perowskit. Die Topzelle verwertet blaue Lichtanteile, die Unterzelle wandelt rote und nahinfrarote Anteile in elektrischen Strom. Verschiedene Dünnschichten tragen dazu bei, das Licht optimal zu verwerten und elektrische Verluste zu minimieren. © Eike Köhnen/HZB

Photovoltaik-Tandemzelle mit 32,5 Prozent Wirkungsgrad.

Seit 2008 bin ich nun in der Solarbranche und schon mehr als einmal wurde über das Ende des Wirkungsgrades von Solarstromzellen orakelt. Konkret bei 20 Prozent, bei 25 Prozent und auch bei 30 Prozent gab es immer „Expert*innen“, die wussten – mehr ist nicht möglich.

Neuer Weltrekord

Jetzt titelt das Helmholtz-Zentrum in Berlin: „Wieder Weltrekord am HZB: Tandemsolarzelle schafft 32,5 Prozent Wirkungsgrad“. In der Praxis heißt das, dass eine solche Zelle ein Drittel des einfallenden Sonnenlichts in Strom umwandelt. Wie es das Forscherteam um Prof. Steve Albrecht genau geschafft hat, soviel Strom aus der Zelle zu holen, bleibt im Dunst der Verallgemeinerungen verborgen. Möglich ist dieser Wirkungsgrad mit  Perowskit/Silizium-Tandemsolarzellen durch verbesserte Perowskit-Verbindung und eine raffinierte Modifikation der Oberfläche. Die Postdocs Dr. Silvia Mariotti und Dr. Eike Köhnen haben eine Grenzflächenmodifikation entwickelt, bei der die Verluste der Ladungsrekombination weitgehend unterdrückt werden. Zuvor wurden spezielle Messmethoden angewendet, um die grundlegenden Prozesse in der Zelle besser zu verstehen. Diese Erkenntnisse wurden erfolgreich in Tandemsolarzellen übertragen und durch Masterstudentin Lea Zimmermann mit optischen Verbesserungen kombiniert – teilt das Institut mit.

Britische Forscher waren  2021 ganz nah dran

Am 18. August 2021 berichtet der Mitteldeutsche Rundfunk, dass Forscher aus Großbritannien ein Durchbruch beim Wirkungsgrad von Solarzellen gelungen sei. Durch die Kombination von Perowskit mit Silizium wandelten Zellen fast 30 Prozent der Sonnenenergie in elektrischen Strom um. Forscherinnen und Forscher der britischen Firma Oxford PV haben mit ihren neuen Solarzellen damals einen Wirkungsgrad von 29,52 Prozent erreicht – also fast 30 Prozent – und die sollten in die Produktion gehen.

Bedeutung in der Praxis

Natürlich sind die Werte des Helmholtz-Zentrum reine Laborwerte. Trotzdem ist klar, dass die Reise zu immer effizienteren Zellen und Modulen weiter gehen wird. Das bedeutet in der Praxis: mehr Strom von immer kleiner Flächen. Damit weniger Investitionskosten in Arbeit, Unterkonstruktion und Kabel.

Manfred Gorgus