Tandem-Solarzelle bricht Weltrekord: Wird Solarenergie bedeutend günstiger?

Schlappe 20 Prozent Energie sind es, die unsere auf Hausdächern angebrachten Solarmodule dem Licht entziehen. Viel mehr kann Silizium nicht leisten, weil das Material nur mit den roten Lichtanteilen etwas anfangen kann – dort, wo es ins Blaue geht, versagt das System. Aus Berlin kommt nun eine Weltrekord-Meldung: Dort hat eine sogenannte Tandem-Solarzelle 29,15 Prozent Ausbeute geschafft.

Eine Schicht Silizium und eine Schicht Perowskit

Das Wort »Tandem« deutet es schon an: Bei der neuen Solarzelle ist mehr im Spiel als nur Silizium. Hinzu gesellt sich eine Schicht Perowskit, ein Calcium-Titan-Oxid, das relativ häufig vorkommt. Diesem Mineral gelingt es, das blaue Licht zu nutzen, also genau den Teil des Spektrums, der dem Silizium entgeht. Leider ist es nicht damit getan, einfach eine Schicht Perowskit auf eine Lage Silizium zu legen, weil sich der Perowskit an der Grenzfläche zersetzt und dabei die Leitfähigkeit verliert. Also musste sich das Wissenschaftlerteam an der Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB) etwas einfallen lassen, um dieses Problem zu beheben.

Der Problemlöser: eine organische Zwischenschicht

Eine organische Zwischenschicht stellt die Lösung dar, sie besteht aus neuartigen Molekülen auf Carbazol-Basis. Ungefähr 300 Stunden hält diese Lage durch, bis sich die alten Zerfallserscheinungen zeigen. An dieser Stelle muss also noch getüftelt werden, doch immerhin zeigen alle Wegweiser bereits in die richtige Richtung. Der bisherige Rekord eines Silizium-Perwoskit-Tandems lag mit 26,0 Prozent übrigens signifikant niedriger als beim Berliner Modellversuch. Bei knapp 30 Prozent Ausbeute statt nur 20 Prozent rechnen die Fachleute mit stark sinkenden Preisen für Solarstrom.

In fünf bis zehn Jahren könnte die Tandem-Zelle marktreif sein

Ein Solarmodul sollte nach heutigen Standards nach 25 Jahren noch ganze 80 Prozent der Anfangsleistung bringen: So versichern es die Hersteller der derzeitigen Massenware. Fünf bis zehn Jahre soll es schätzungsweise noch dauern, bis auch die Tandem-Solarzellen auf ähnliche Werte kommen. Bis dahin ist hoffentlich auch das Problem gelöst, das beim großflächigen Schneiden von Perowskit entsteht: Löcher und Fehler sind dabei die Regel, darum misst die neue Solarzelle nur etwa einen Quadratzentimeter.