Solarenergie wird immer effizienter. So stellten Forscher weltweit in jüngster Vergangenheit neue Rekorde für Solarzellen aus verschiedenen Materialien auf. Während Zellen mit fast 30 % Wirkungsgrad schon 2022 produziert werden könnten, könnten in naher Zukunft womöglich Wirkungsgrade um die 40 Prozent erreicht werden.
Ein vergessenes Mineral sorgt für den Durchbruch
Aus Großbritannien erreichen uns die bislang besten Zahlen. So soll durch eine Kombination aus Perowskit mit Silizium ein Wirkungsgrad von fast 30 Prozent (29,52 %) erreicht worden sein. Dies gibt das Unternehmen Oxford PV im Applied Physics Letter bekannt. Bereits ab kommenden Jahr sollen die Zellen Marktreife erreicht haben und in Serie produziert werden. In Brandenburg an der Havel wurde gar schon eine Fabrik errichtet.
Dass fast ein Drittel der Sonnenenergie genutzt werden kann, ist alles andere als gewöhnlich. Bisherige Systeme, die vorwiegend auf Silizium alleine setzten, können schon rein physikalisch nicht an den Wirkungsgrad herankommen. Die Materie selbst lässt es nicht zu. So gab das australische Start-Up Sundrive erst vor einigen Tagen bekannt, einen neuen Rekord für reine Silizium-Solarzellen aufgestellt zu haben. Immerhin 25,54 Prozent wurden bei Tests des deutschen Instituts für Solarenergieforschung (ISFH) erreicht.
Nutzt man allerdings weitere Elemente wie eben Perowskit, dann entstehen deutlich effizientere Solarzellen. Bereits 2018 ließen Forscher aus Berlin erahnen wohin die Reise gehen würde. Dank organischer Schichten im Material wurde zumindest theoretisch ein Wirkungsgrad von 40 Prozent möglich. Den Praxistest blieben die Solar-Experten vom Helmholtz Zentrum jedoch noch schuldig.
39 Prozent sind anvisiert
Das hat die Firma Oxford PV den Berlinern voraus. Die Forscher, geleitet von Laura Miranda Pérez, entdeckten mit Perowskit ein Material, das lange Zeit in Vergessenheit schlummerte. Dabei ist es auf der Erde reichlich vorhanden. Entdeckt wurde es bereits im Jahr 1839 von dem russischen Geologen Lew Alexejewitsch Perowsk, der dem Mineral seinen Namen gab. Pérez und ihr Team forschten seit Sommer 2013 an dem Mineral, das fast als Hoffnungsträger der Solarbranche angesehen wird.
„Wir wussten, dass wir eine großartige Technologie in unseren Händen haben und wahrscheinlich die größte Entwicklung im Bereich Solarenergie in den letzten Jahrzehnten“, so die Forscherin gegenüber dem MDR. „Wir arbeiten weiter an Verbesserungen an unserem aktuellen Produkt.
Als nächste Entwicklungsstufe sei demnach ein Wirkungsgrad von 33 Prozent anvisiert. Neue Endgeräte sollen gar 39 Prozent der Sonnenenergie verwenden können. „Wir möchten den Menschen helfen, das enorme Potenzial der Perowski-auf-Silizium-Tandemtechnologie zu verstehen, um die Effizienz von Solaranlagen zu steigern und der Welt dabei zu helfen, das Ziel einer nachhaltigen Energieversorgung für alle zu erreichen“, so Pérez weiter.
Auch flexible, dünne Solarzellen werden besser
Auch im Bereich der Anpassung der Zellen selbst gibt es Fortschritte. So ist es Forschern der EMPA gelungen, flexible Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von satten 21,4 % zu entwickeln. Das ist im Bereich der dünnschichtigen Photovoltaik ein neuer Rekord. Die sogenannten CIGS-Solarzellen werden auf flexibler Polymerfolie installiert und lassen sich fast wie ein Blatt Papier verbiegen.
Derlei Zellen sollen besonders für Dächer, Gebäude-Fassaden und selbst Gewächshäuser zum Einsatz kommen. Dank der leichten Materialien eignen sie sich auch für Fahrzeuge aller Art, etwa Transportfahrzeuge und Flugzeuge. Die Vielseitigkeit zeigt sich darüber hinaus auch in der Anwendung bei leichten elektronischen Gerätschaften. Die Ergebnisse wurden im Rahmen der 28th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition (EU PVSEC) bekanntgegeben. Die EMPA veröffentlichte zudem eine Pressemitteilung.
Bild: Jonathan Cutrer/Flickr