All-Perowskit-Tandemsolarzellen: Neue Perspektiven für die Photovoltaik

Forschende mit Beteiligung des KIT zeigen in „Nature Energy“ den Stand und die Potenziale der hocheffizienten Perowskit-Dünnschicht-Tandemsolarzellen

Die effiziente Nutzung der Sonnenenergie ist ein wesentlicher Baustein für das Gelingen der Energiewende. Neben herkömmlichen Silizium-Solarpanelen haben sich in den vergangenen Jahren die leichten und flexiblen Perowskit-Tandem-Solarzellen immer weiter in Richtung Marktreife entwickelt. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Deutschland, China und Großbritannien geben in der Fachzeitschrift Nature Energy nun einen umfassenden Überblick über den aktuellen Stand bei der vielversprechenden Technologie, an deren Weiterentwicklung Forschende aus dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) maßgeblich beteiligt sind.

Langzeitstabilität und Skalierung im Forschungsfokus

„Die Perowskit-Dünnschicht-Tandemsolarzellen haben im vergangenen Jahr Wirkungsgrade von über 30 Prozent erzielt – das übertrifft die etablierte Silizium-Photovoltaik deutlich. Unser Artikel fasst bisherige Fortschritte zusammen und zeigt weiteren Forschungsbedarf, etwa bei der Langzeitstabilität oder der industriellen Skalierung“, sagt Mitautor Dr. Hang Hu vom Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT) des KIT. Perowskite sind eine Klasse von Halbleitern, deren licht- und stromleitende Eigenschaften sich gezielt anpassen lassen. Sie sind zudem vergleichsweise kostengünstig und zudem aufgrund ihrer Flexibilität potenziell für vielseitige Anwendungen an Gebäudefassaden, Fahrzeugen oder tragbaren Geräten geeignet.

Kleines Perowskit-Solarmodul auf einer sonnigen Wiese, im Hintergrund das Karlsruher Schloss — Zelle mit Potenzial: Perowskite sind kostengünstig, flexibel und leicht – und damit ein geeigneter Kandidat für zahlreiche Anwendungen.

„Nach einer rasanten Entwicklung im Labor bei Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen in der letzten Dekade gibt es hier inzwischen erste Prototypen kommerzieller Solarmodule. Jetzt rücken Perowskit-Perowskit-Dünnschicht-Solarmodule in den Fokus“, erklärt Professor Ulrich W. Paetzold, Leiter der institutsübergreifenden Forschungsgruppe zu Next Generation Photovoltaics am IMT sowie am Lichttechnischen Institut des KIT. Diese Solartechnologie verbindet zwei lichtabsorbierende Schichten aus Perowskit-Halbleitern, die jeweils auf unterschiedliche Spektralbereiche des Sonnenlichts optimiert sind. „Auch am übernächsten Schritt, sogenannten Perowskit-Perowskit-Silizium-Stapelsolarzellen mit drei Absorberschichten, forschen wir am KIT derzeit intensiv“, so Paetzold.

cka, 04.07.2025