1839 im Uralgebirge entdeckt und mehr als anderthalb Jahrhunderte lang kaum beachtet, wurde Perowskit 2009 zum Ausgangspunkt der ersten von dem japanischen Forscher Tsutomu Miyasaka entwickelten Perowskit-Solarzelle. Heute produzieren Fabriken in China Perowskit-Solarmodule im industriellen Maßstab. Die Ergebnisse sind bemerkenswert: Tandemzellen, die eine Perowskitschicht mit Silizium kombinieren, erreichen bereits einen Wirkungsgrad von 29,2 % und 907 Watt auf einem Standardmodul. Silizium, das den Markt seit 70 Jahren dominiert, nähert sich seiner physikalischen Grenze von etwa 33 %, während heutige kommerzielle Module nur 20–22,5 % des Sonnenlichts in Strom umwandeln.

(Redaktion: China / Energie & Technologie)

China steht kurz davor, die Art und Weise, wie wir Solarenergie erzeugen, grundlegend zu verändern. Während die Welt weiterhin auf Siliziummodule setzt, investieren chinesische Forscher und die Industrie massiv in ein Material, das den gesamten Sektor revolutionieren könnte: Perowskit. Das Mineral wurde erstmals 1839 im Uralgebirge in Russland entdeckt und mehr als 150 Jahre weitgehend übersehen. Erst 2009 entwickelte der japanische Forscher Tsutomu Miyasaka die erste Solarzelle auf Perowskit-Basis. Damit begann eine Entwicklung, die China inzwischen zu einer Industrie ausgebaut hat.

Warum könnte Perowskit Silizium übertreffen?

Silizium ist seit sieben Jahrzehnten das Grundmaterial für Solarmodule. Doch die Technologie nähert sich ihren physikalischen Grenzen. Der theoretische maximale Wirkungsgrad von Silizium liegt bei etwa 33 %, während heutige kommerzielle Module nur 20–22,5 % des Sonnenlichts in Elektrizität umwandeln. Mit anderen Worten: Rund 80 % des Lichts, das auf ein Dach trifft, gehen verloren.

Auch die Herstellung von Silizium ist äußerst energieintensiv: Quarzsand muss in riesigen Öfen auf mehr als 3.000 Grad Fahrenheit erhitzt werden. Dieser Prozess verbraucht viel Energie und ist teuer.

Perowskit verändert die Gleichung grundlegend:

• Es kann in einer Flüssigkeit gelöst und durch Sprühen oder Drucken bei Raumtemperatur auf Oberflächen aufgebracht werden.
• Es benötigt nur einen Bruchteil der Rohstoffe, die für Silizium erforderlich sind.
• Pro Watt entstehen bei der Herstellung etwa ein Drittel weniger Kohlendioxid als bei der herkömmlichen Siliziumproduktion.
• Ingenieure können es bereits auf flexiblem Kunststoff, gekrümmten Oberflächen und Fenstern einsetzen.

Tandemzellen: Perowskit auf Silizium

Die vielversprechendste Anwendung ist die Tandemzelle, bei der eine Perowskitschicht mit einer Siliziumzelle kombiniert wird. Diese Konfiguration erreicht bereits 29,2 % Wirkungsgrad und eine Leistung von 907 Watt auf einem Modul in Standardgröße. Das liegt deutlich über dem, was herkömmliche Siliziummodule bieten können.

Industrielle Produktion in China

Chinesische Fabriken produzieren bereits Perowskit-Solarmodule im industriellen Maßstab. Diese Produktionskapazität, kombiniert mit niedrigeren Kosten und der Möglichkeit, das Material auf verschiedene Oberflächen zu drucken, könnte den Übergang zu erneuerbaren Energien deutlich beschleunigen.

Wie geht es weiter?

Trotz des enormen Potenzials von Perowskit gibt es weiterhin Herausforderungen hinsichtlich Haltbarkeit, Langzeitstabilität und des Einsatzes von Blei in der Zusammensetzung einiger Zellen. Die Forschung geht weiter, und China scheint entschlossen, eine führende Rolle in diesem technologischen Wettlauf einzunehmen.

Fazit

Perowskit ist nicht nur eine Alternative zu Silizium. Die Technologie könnte die Spielregeln der Solarenergie verändern. Von einem Mineral, das anderthalb Jahrhunderte lang weitgehend übersehen wurde, bis hin zu hoch effizienten Solarmodulen aus industrieller Produktion zeigt die Geschichte des Perowskits, wie schnell Innovation voranschreiten kann, wenn Engagement und Investitionen vorhanden sind. Und China steht diesmal an der Spitze dieser Revolution.