Neue Super-Solarzelle aus Deutschland?

Solarzellen sind eine anerkannte Technik. Die Module können heute schon selbst auf kleinen Flächen für die Energiegewinnung genutzt werden. Die Achillesferse: Herkömmliche Module bestehen heute aus Silizium, dessen Wirkungsgrad aufgrund seiner physikalischen Eigenschaften aber begrenzt ist. Mit der Kombination aus verschiedenen Materialien soll dieses Manko überwunden werden. Auch Forscher aus Baden-Württemberg arbeiten an dieser neuen Super-Solarzelle.

Ursache für den geringeren Wirkungsgrad einer Solarzelle aus Silizium ist die unterschiedliche Umwandlung von verschiedenen Wellenlängen des Lichts in elektrische Energie. Silizium kann rote und infrarote Lichtwellen besonders gut umwandeln. Beim stark energiegeladenen blauen Licht ist die Effizienz von Silizium aber deutlich geringer. Diese ungenutzten Ressourcen könnte das titanhaltige Mineral Perowskit heben, wie es von einigen Unternehmen bereits geplant wird.

Perowskit kommt weltweit und relativ häufig vor und ist auch ein Sammelbegriff für neuartige Materialien, die eine ähnliche Kristallstruktur wie natürliches Perowskit haben – die sogenannte Perowskit-Struktur. Das Mineral und die Materialien verfügen durch diese Anordnung der Atome über Eigenschaften, die sehr gut für die Photovoltaik geeignet sind. Unter anderem haben sie einen hohen Wirkungsgrad für die energetische Umwandlung des sichtbaren Strahlungsspektrums.

Höherer Wirkungsgrad möglich

Das Geheimnis der neu entwickelten und sehr effizienten Solarzellen bestehen aus mehreren unterschiedlichen Schichten. Basis ist nach wie vor eine Silizium-Solarzelle. Auf der Oberfläche befindet sich eine Perowskit-Schicht. Mit deren Hilfe wandelt die Zelle den Großteil des sichtbaren Teils des Lichts in Energie um. Unberührt davon bleibt der (infra-)rote Strahlungsanteil.  Er wird von der Siliziumschicht aufgenommen und umgewandelt. Dadurch wird ein deutlich höherer Wirkungsgrad als bei konventionellen Solarzellen erreicht – aktuell liegt er beim Rekordwert von fast 30 Prozent.

Auch der Preis könnte eine Überraschung werden. An der Stanford University im US-Bundesstaat Kalifornien können sich Forscher vorstellen, dass die Herstellung einer Perowskit-Schicht für rund vier Euro pro Quadratmeter möglich ist. Die Mehrkosten wären im Vergleich zu heutigen Solarmodulen also eher gering. Allerdings bleiben noch zwei Wermutstropfen: Zum einen verliert Perowskit relativ schnell an Leistung – daran arbeiten Forscher in Baden-Württemberg intensiv. Zum anderen ist auch deshalb noch kein fertiges Produkt auf dem Markt. Die Serienreife wird wohl erst in den nächsten Jahren die Photovoltaik-Branche revolutionieren und zur nachhaltigen Energiewende beitragen können.