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Zwei zusammen können mehr leisten als einer allein. Das weiß jeder, der schon einmal Tandem gefahren ist. Auch Solarzellen produzieren im Doppelpack mehr Strom. Dafür werden zwei verschiedene Typen von Solarzellen, die unterschiedliche Lichtanteile in Strom umwandeln, übereinander montiert – zu einer Tandemsolarzelle.

Die blauen Solarzellen bekommen Verstärkung

Die bisher üblichen blauen Solarzellen, die auf immer mehr Hausdächern zu sehen sind, bestehen zu über 90 Prozent aus reinem Silizium. Sie sind zuverlässig und mittlerweile relativ preiswert, haben aber ein Problem: Sie wandeln derzeit maximal 20 bis 22 Prozent der Sonnenenergie in Strom um. Das wird sich auch in Zukunft nicht mehr stark ändern. Experten gehen davon aus, dass bei 26 bis 27 Prozent aus technischen Gründen Schluss ist.

Die Lösung des Problems: Man ergänzt die bewährte Silizium-Solarzelle um einen Partner, der ihren Wirkungsgrad auf über 30 Prozent erhöht (mehr zum Thema Wirkungsgrad finden Sie hier). Dieser Partner ist die sogenannte Perowskit-Zelle. Sie ist besonders dünn, dadurch flexibel einsetzbar und lässt sich zudem kostengünstig herstellen. Das Wichtigste aber: 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 Prozent zu entwickeln und die Herstellungskosten um etwa 30 Prozent 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.

Einen Überblick über die Förderung der Energieforschung liefert der aktuelle Bundesbericht Energieforschung 2017. Mehr dazu lesen Sie in hier.