Das Fraunhofer ISE hat in Freiburg ein neues Labor eröffnet, das Perowskit-Tandemzellen aus dem Forschungsstadium in die Serienfertigung bringen soll. Für die europäische Solarindustrie öffnet sich damit ein Fenster, das die chinesische Übermacht bei klassischen Modulen umgehen könnte.
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Die Perowskit-Tandemsolarzelle gilt als nächste Evolutionsstufe der Photovoltaik, weil sie das physikalische Limit reiner Siliziummodule durchbricht. Eine nur 500 Nanometer dünne Perowskit-Schicht auf einer herkömmlichen Siliziumzelle hebt das theoretische Wirkungsgradlimit von 29,4 auf 43,3 Prozent. Genau diese Technik will das Freiburger Forschungsinstitut jetzt industrietauglich machen.
Das Wichtigste in Kürze
- Das Fraunhofer ISE hat das Labor »Pero-Si-SCALE« eröffnet, das Tandem-Zelldesigns auf industrielle Waferformate bis 210 mal 210 Millimeter hochskaliert.
- Die hauchdünne Perowskit-Schicht hebt das theoretische Wirkungsgradlimit von 29,4 auf 43,3 Prozent.
- Die Infrastruktur steht der gesamten deutschen und europäischen Solarbranche offen, nicht nur einem einzelnen Hersteller.
- Forscher und Anlagenbauer sehen darin eine Chance, wieder in die industrielle PV-Fertigung einzusteigen.
Warum stößt Silizium an seine Grenze?
Moderne Siliziumzellen wandeln heute rund ein Fünftel des einfallenden Sonnenlichts in Strom um, das theoretische Maximum liegt bei knapp 29 Prozent. Photonen mit hoher Energie geben ihren Überschuss als Wärme ab, statt zusätzlichen Strom zu liefern.
Die Perowskit-Schicht fängt genau dieses kurzwellige Licht ab und reicht das langwellige an die Siliziumzelle darunter weiter. Beide Materialien teilen sich das Spektrum, und der gemeinsame Wirkungsgrad steigt deutlich über das, was Silizium allein erreicht.
Was macht das neue Freiburger Labor anders?
Das »Pero-Si-SCALE« schließt die Lücke zwischen Laborzelle und Fertigungslinie. Bisher entstanden Rekordzellen auf wenigen Quadratzentimetern, das neue Labor überführt diese Designs mit hochdurchsatzfähigen Prozessen auf großindustrielle Formate.
Das Fraunhofer ISE setzt dabei auf eine Hybrid-Route aus Vakuum- und nasschemischen Verfahren, wie das Institut in seiner Presseinformation mitteilt. »Die Photovoltaik ist noch lange nicht auserforscht«, sagte Stefan Glunz, Bereichsleiter Photovoltaik am Fraunhofer ISE, zur Eröffnung. »Im Gegenteil, hier ist noch sehr viel zu holen und Tandemsolarzellen sind der entscheidende Hebel für noch mehr Effizienz.« Zell- und Modulhersteller können dort eigene Designs testen und analysieren lassen.
Die deutsche Solarproduktion hat den Preiskampf gegen China bei klassischen Modulen verloren. Tandemzellen sind die Tür, durch die ein Wiedereinstieg überhaupt noch denkbar ist, weil hier die Forschung den Standort entscheidet und nicht allein die Lohnkosten.
— Michael Dobler, Herausgeber Dr. Web
Was bedeutet das für den Standort?
Der deutsche Solarmarkt boomt, beim Zubau meldete die Photovoltaik zuletzt einen Quartalsrekord. Bei der Modulfertigung jedoch stammen mehr als 90 Prozent der Importe aus China. Bei den Tandemzellen sieht das Fraunhofer ISE die Forschung in Deutschland und Europa an der Weltspitze, und der heimische Maschinenbau könnte die passenden Fertigungsanlagen liefern.
Andreas Bett, Institutsleiter des Fraunhofer ISE, nennt die Technologie eine »Chance für einen (Wieder-)Einstieg in eine europäische, industrielle PV-Fertigung«. Auf den Massenmarkt sollen die Tandemmodule laut Institut in den nächsten Jahren kommen, sobald ihre Haltbarkeit das Niveau klassischer Module erreicht.
Für Entscheider in der Industrie lohnt der Blick auf die Lieferkette. Die heimische Nachfrage stützt sich auf Programme wie das Solarpaket, die nächste Effizienzstufe entscheidet sich aber in der Fertigung. Bei Investitionen in PV-Projekte oder Anlagenbau gehört die Tandem-Roadmap deshalb auf die Agenda, weil die kommende Modulgeneration die Wirtschaftlichkeit pro Quadratmeter spürbar verschiebt.
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