Doppelt hält besser: Mehr Strom aus Tandemsolarzellen
Bisherige Solarzellen lassen sich kaum noch optimieren. Die erfolgversprechendste Idee, um Sonnenstrom günstiger zu erzeugen, ist momentan die Tandemsolarzelle. Hierfür werden zwei verschiedene Typen von Solarzellen, die unterschiedliche Lichtanteile in Strom umwandeln, übereinander montiert.
Die bisher üblichen blauen Solarzellen bestehen zu über 90% aus reinem Silizium. Sie sind zuverlässig und mittlerweile relativ preiswert, haben aber ein Problem: Sie wandeln derzeit maximal 20 bis 22% der Sonnenenergie in Strom um. Das wird sich auch in Zukunft nicht mehr stark ändern. Experten gehen davon aus, dass bei 26 bis 27% aus technischen Gründen Schluss ist.
Um dieses Problem zu lösen ergänzt man die bewährte Silizium-Solarzelle um einen Partner, der ihren Wirkungsgrad auf über 30% erhöht. Dieser Partner ist die sogenannte Perowskit-Zelle. Sie ist besonders dünn, dadurch flexibel einsetzbar und lässt sich zudem kostengünstig herstellen. Im Gegensatz zur Silizium-Zelle, die den (infra-)roten Sonnenlichtanteil in Strom umwandelt, erzeugt die Perowskit-Zelle aus den blauen und grünen Lichtanteilen Strom. Den roten Anteil lässt sie ungehindert zur darunterliegenden Siliziumzelle passieren. Zusammen können die beiden als Tandemsolarzelle deshalb mehr Sonnenlicht in Strom umwandeln und dadurch den Wirkungsgrad von Solarzellen deutlich erhöhen.
Mit weiterer Forschung zur Marktreife
Bevor die Tandemsolarzelle auf den Markt kommt, ist noch viel Forschungsarbeit nötig. Beispielsweise müssen die Wissenschaftler den Zusammenbau der beiden Zellen optimieren, damit sie möglichst viel Strom produzieren können. Außerdem enthalten die Perowskit-Zellen einen geringen Bleianteil, der nicht in die Umwelt gelangen darf und gut zu recyceln sein muss. Genau hier setzt der Forschungsverbund PersiST an – ein Projekt des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme, der Universität Freiburg, des Helmholtz-Zentrums Berlin für Materialien und zweier Industriepartner. Gemeinsames Ziel ist es, eine stabile, umweltfreundliche und wirtschaftliche Tandemzelle mit einem Wirkungsgrad von rund 30% zu entwickeln und die Herstellungskosten um etwa 30% zu senken. Damit könnte sich die Tandemzelle auf dem Markt behaupten und einen wichtigen Beitrag dazu leisten, die Kosten für Strom aus Erneuerbaren weiter zu senken. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie fördert das Forschungsprojekt mit rund 4,3 Millionen Euro.
