Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE haben einen bedeutenden Fortschritt in der Photovoltaik erzielt. In Freiburg entwickelten sie eine neuartige Tandem-Solarzelle, die einen Wirkungsgrad von über 34 Prozent erreicht – deutlich mehr als herkömmliche Silizium-Solarzellen, die derzeit meist bei 20 bis 23 Prozent liegen.
Die Innovation kombiniert zwei Technologien: eine Perowskit-Schicht für kurzwelliges Licht und eine klassische Silizium-Schicht für längerwellige Anteile des Sonnenspektrums. Durch diese intelligente Aufteilung wird die eingestrahlte Sonnenenergie wesentlich effizienter genutzt als bei bisherigen Modulen.
In umfangreichen Labortests mit rund 200 Probezellen übertraf das neue System aktuelle Marktlösungen um nahezu fünf Prozentpunkte. Besonders bemerkenswert: Die Tandem-Zellen zeigten auch eine hohe Langzeitstabilität unter realistischen Wetterbedingungen. Getestet wurde nach international anerkannten IEC-Normen.
Geleitet wurde das Projekt von Martin Köhler aus der Abteilung Photovoltaik des Fraunhofer ISE. Sein Team sieht in der Entwicklung einen entscheidenden Schritt hin zu effizienteren und damit kostengünstigeren Solarmodulen.
Die Forscher gehen davon aus, dass die Technologie ab etwa 2028 in kommerziellen Modulen zum Einsatz kommen könnte. Damit ließe sich Solarstrom deutlich günstiger erzeugen – ein potenzieller Schub für die Energiewende. Gleichzeitig verweisen sie auf offene Herausforderungen: Die industrielle Skalierung der Perowskit-Produktion sowie Zertifizierungsverfahren gelten weiterhin als Hürden.
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OZD-Kommentar – Mehr Sonne pro QuadratmeterDieser Durchbruch ist mehr als eine Laborzahl. Er zeigt, dass die physikalischen Grenzen der Solarenergie noch lange nicht erreicht sind. Wenn Effizienzgewinne dieser Größenordnung in die Praxis überführt werden, verändert das nicht nur Strompreise, sondern auch geopolitische Abhängigkeiten. Entscheidend wird sein, ob Politik und Industrie den Mut haben, die letzten Meter bis zur Marktreife konsequent zu gehen.
Historischer HintergrundSeit Jahrzehnten dominiert Silizium die Solarindustrie. Tandem-Zellen, die unterschiedliche Materialien kombinieren, gelten seit Langem als theoretisch überlegen, scheiterten bislang aber oft an Stabilität und Produktionsproblemen. Perowskit-Silizium-Zellen gelten heute als aussichtsreichster Kandidat, diese Hürden zu überwinden.
ZukunftsprognoseGelingt die industrielle Skalierung, könnten Tandem-Module ab Ende des Jahrzehnts neue Effizienzstandards setzen. Das würde weniger Flächenbedarf, niedrigere Stromgestehungskosten und eine schnellere Dekarbonisierung bedeuten. Der Wettlauf um die Serienreife ist eröffnet.
Was macht die neue Solarzelle aus Freiburg so effizient?
A) Eine dickere Siliziumschicht
B) Eine Kombination aus Perowskit- und Silizium-Schichten
C) Eine integrierte Batterie
D) Eine aktive Kühlung
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– Wirkungsgrad: über 34 Prozent
– Technologie: Perowskit-Silizium-Tandem
– Tests: 200 Probezellen
– Vorteil: höhere Effizienz & Stabilität
– Marktperspektive: ab 2028
1. Technologischer Fortschritt
a) Nutzung mehrerer Lichtspektren
b) Deutlich höhere Effizienz
c) Stabilität unter Realbedingungen
2. Wirtschaftliche Bedeutung
a) Günstigerer Solarstrom
b) Weniger Flächenbedarf
c) Wettbewerbsvorteil für Europa
3. Offene Herausforderungen
a) Skalierung der Perowskit-Produktion
b) Langfristige Zertifizierung
c) Industrialisierung
Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg ist Europas größtes Solarforschungsinstitut. Es arbeitet an Photovoltaik, Energiespeichern und nachhaltigen Energiesystemen mit dem Ziel, Forschungsergebnisse schnell in die Praxis zu überführen.
Alle Angaben ohne Gewähr. Titelbild AFP.
OZD-ExtrasEin Effizienzsprung von fünf Prozentpunkten kann die Stromkosten pro Kilowattstunde um zweistellige Prozentwerte senken.