Solarmodule im industriellen Format haben eine neue Leistungsschwelle erreicht: In einem einzigen, für Großanlagen ausgelegten Design verbinden sie Rekordwirkungsgrad mit bislang unerreichter Ausgangsleistung.
Dieser Fortschritt verändert die Einschätzung, wie viel Strom moderne Module tatsächlich erzeugen können, ohne dass ihre Fläche wächst oder der Aufbau von Solarparks angepasst werden muss.
Zertifizierte Rekorde verlassen das Labor
Die zertifizierten Tests erfassten das Ergebnis mit Hardware in voller Größe statt mit kleinen Laborproben. Sowohl die Solarzelle als auch das fertige Modul erreichten Werte, die in dieser Kombination zuvor nicht bestätigt worden waren.
Ingenieure von Trinasolar hielten das Resultat gemeinsam mit dem Huairou Laboratory fest. Dabei überführten sie moderne lichtabsorbierende Materialien in Bauteile, die mit einer Produktion im Fabrikmaßstab vereinbar sind.
Das von Dr. Yifeng Chen geleitete Projekt belegte, dass Verbesserungen, die bislang auf experimentelle Prototypen begrenzt waren, auch in den Formaten für reale Solarmodulprojekte erhalten bleiben können.
Gleichzeitig markiert das Ergebnis eher eine technische Obergrenze als ein ausgereiftes Produkt und verweist unmittelbar auf noch ungelöste Herausforderungen bei Haltbarkeit und Integration.
Perowskit und kristallines Silizium nutzen das Sonnenlicht gemeinsam
Bei diesem Aufbau liegt Perowskit, ein kristallähnlicher Halbleiter aus einfachen Salzen, als obere Schicht und nimmt den energiereichsten Anteil des einfallenden Lichts auf.
Ingenieure bezeichnen diese Anordnung als Tandem-Solarzelle: Zwei lichtsammelnde Schichten sind so verschaltet, dass sie über einen einzigen Stromkreis Energie liefern.
„Wir freuen uns, durch die effektive Zusammenarbeit zwei neue Weltrekorde in der Perowskit/kristallines-Silizium-Tandemsolartechnologie bekannt geben zu können“, sagte Chen.
Die Kombination steigerte den Wirkungsgrad, indem sie Energieverluste verringerte, die üblicherweise als Wärme verloren gehen. Zugleich erforderte sie eine präzise Abstimmung beider Schichten.
Warum größere Solarmodule entscheidend sind
Projektentwickler bewerten Solartechnik nach den Watt, die ein einzelnes Modul liefert, denn jedes zusätzliche Panel erhöht den Aufwand für Transport, Verkabelung und Montage.
Die Modulleistung sank, wenn elektrischer Strom auf Widerstand in Metallbändern traf. Deshalb versuchten Entwickler, Stromwege zu verkürzen und dickere Leiter einzusetzen.
Halbzellen halfen, weil sie den Strom in jedem Streifen verringerten. Dadurch entstand weniger Wärme, und das Modul blieb näher an seiner Nennleistung.
Größere Solarmodule unterlagen zudem strengeren Anforderungen hinsichtlich Gewicht, Windlasten und Transportschäden. Damit wurde die mechanische Konstruktion ebenso wichtig wie die Verkabelung.
Der Wirkungsgrad von Solarmodulen wird zertifiziert
Rekordmeldungen beruhten zunächst auf exakten Messungen, da bereits geringe Temperaturschwankungen oder ungleichmäßige Beleuchtung den ausgewiesenen Wirkungsgrad verändern konnten.
Die Solar Cell Efficiency Tables führten ausschließlich Resultate auf, die anerkannte Prüfzentren unter Einhaltung strenger Flächenvorgaben bestätigt hatten.
Ein solches Zentrum ist das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme CalLab. Es vermass Geräte für zahlreiche Gruppen und stellte Zertifikate aus, auf die Außenstehende vertrauen konnten.
Zertifizierungen machten die Kennzahlen verschiedener Unternehmen vergleichbar, sagten jedoch nicht voraus, wie sich ein Modul nach jahrelanger Belastung im Freien verhält.
Fehlerfreie Perowskit-Schichten herstellen
Eine gleichmäßige Perowskit-Schicht auf einem großen Siliziumwafer aufzubringen, verlangte eine präzise Steuerung von Chemie, Temperatur und Trocknungsgeschwindigkeit.
Kleinste Fehlstellen lösten Rekombination aus: Elektronen und Löcher neutralisieren sich dabei, bevor sie die Leitungen erreichen. Das verringert die Spannung und senkt die endgültige Ausgangsleistung.
Mit zunehmender beschichteter Fläche erhöhte jeder weitere Quadratzentimeter die Wahrscheinlichkeit eines Fehlers, während die Ausbeute in der Fertigung zum bestimmenden Kostenfaktor wurde.
Ohne dauerhaft hohe Ausbeuten kann eine Rekordrezeptur im Testlabor überzeugend wirken, aber die üblichen Preisziele im Alltag verfehlen.
Die Schwachstelle zwischen Perowskit und Silizium
Die Grenzfläche zwischen Perowskit und Silizium bestimmte, wie viel elektrische Ladung verloren ging, bevor sie überhaupt die Metallkontakte erreichte.
Die Teams nutzten Passivierung, also eine Oberflächenbehandlung gegen Ladungsverluste, sowie dünne Transportschichten, welche Elektronen und Löcher gezielt leiteten.
Diese Hilfsschichten mussten unter intensiver Beleuchtung und Hitze stabil bleiben und zugleich mit vorhandenen Produktionsanlagen kompatibel sein.
Materialfortschritte von Forschungspartnern konnten diese Grenzfläche verbessern, doch für die Massenproduktion blieb eine genaue Kontrolle jedes einzelnen Beschichtungsschritts erforderlich.
Hitze, Feuchtigkeit und Zeit
Die Beständigkeit im Außenbereich war entscheidend, weil sich Perowskit-Schichten durch Hitze, Feuchtigkeit und starke Sonneneinstrahlung verändern konnten, selbst wenn ihr anfänglicher Wirkungsgrad hoch war.
Bei vielen Rezepturen führte Ionenmigration dazu, dass geladene Atome unter Belastung durch den Kristall wandern. Dadurch verformten sich allmählich die inneren elektrischen Felder, welche die Ladung transportieren.
Eine Übersicht aus dem Jahr 2024 warnte, dass bewegliche Ionen und äußere Belastungen Perowskit-Module ohne zusätzlichen Schutz unzuverlässig machen könnten.
Verbesserte Versiegelungen und eine sorgfältige Materialauswahl könnten diese Schäden verlangsamen. Vor einem breiten Einsatz seien jedoch Daten aus mehreren Jahren Feldbetrieb notwendig.
Globaler Wettlauf um die Skalierung
Hersteller von Solarmodulen strebten Rekordergebnisse an, weil führende Siliziumdesigns praktische Grenzen erreichten und ein höherer Wirkungsgrad einen neuen Kostenvorteil versprach.
Viele Teams prüften die Wirkungsgradgrafik des National Renewable Energy Laboratory, die ausschließlich Leistungswerte zusammenstellte, welche unabhängige Prüflabore bestätigt hatten.
Im April 2025 meldete der Wettbewerber Longi eine Perowskit-Silizium-Tandemzelle mit 34.85 Prozent und zeigte damit, dass die Wirkungsgradrekorde im Labor weiter rasch stiegen.
Dieser Wettbewerb belohnte schnelle Fortschritte, konnte jedoch die langsamere Arbeit an Haltbarkeitstests und der Skalierung der Fertigung in den Hintergrund drängen.
Der Einsatz erfordert weiterhin Nachweise
Energieversorger und große Käufer verlangen lange Garantien, vorhersehbare Degradationsraten und klare Lieferpläne, bevor sie neue Solarmodultypen bestellen.
Die Qualitätskontrolle musste selbst kleinste Schwachstellen erkennen, denn ein einzelner Fehler konnte unter Belastung wachsen und ganze Stränge beeinträchtigen.
Langfristiger Erfolg hing außerdem von der Verkapselung ab, die den Schichtaufbau gegen Wasser und Sauerstoff abdichtet, sowie von Klebstoffen, die bei Hitze flexibel bleiben.
Solange Unternehmen keine mehrjährigen Feldergebnisse im großen Maßstab vorlegten, dürften Rekordprototypen voraussichtlich auf Pilotprojekte und frühe Anwender begrenzt bleiben.
Wenn Rekorde zu Produkten werden
Zusammen zeigten die zertifizierten Resultate und die zugrunde liegende Forschung einen realistischen Weg, die Ausgangsleistung ohne zusätzliches Sonnenlicht zu erhöhen.
Die nächste Hürde bestand darin nachzuweisen, dass die gestapelten Bauteile über Fabriken, Jahreszeiten und Jahrzehnte der Nutzungsdauer hinweg stabil und bezahlbar bleiben.
Informationen aus einer Online-Pressemitteilung von TrinaSolar.
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