Der Krieg in der Ukraine und die als Folge grassierende Sorge bezüglich Energieknappheit haben auch in Österreich zu einer massiven Steigerung des Interesses an Solaranlagen geführt. Wer sein Dach mit Photovoltaikzellen bestücken möchte, muss bei vielen Anbietern aufgrund voller Auftragsbücher und langer Lieferzeiten mit vielen Monaten Wartezeit rechnen.
Auch wenn Photovoltaik für Privathaushalte wohl die nachhaltigste und vergleichsweise unkomplizierteste Form der Stromerzeugung ist, fehlt es der Technologie noch an Effizienz. Handelsübliche Paneele konvertieren im besten Fall 20 bis 22 Prozent des einfallenden Sonnenlichts in Elektrizität. Doch das wird nicht so bleiben, wie niederländische Forscher kürzlich demonstriert haben. Sie haben ein Photovoltaikmodul entwickelt, das in ersten Tests die 30-Prozent-Barriere knacken konnte, berichtet die Technische Universität Eindhoven.
19,7 plus 10,4 Prozent
Gemeinsam mit der Niederländischen Organisation für angewandte Wissenschaft (TNO) und der TU Delft hat man auf "das beste beider Welten" gesetzt. Gemeint sind hier herkömmliche Zellen auf Siliziumbasis und solche aus Perowskit.
Diese hat man zum Bau einer "Tandemzelle" mit vier Terminals übereinandergelegt. Die Oberflächen aller Schichten wurden auf Basis optischer und elektrischer Simulationen optimiert. Auf der oberen Seite nutzt man ein semitransparentes Perowskit-Panel mit einer Fläche von 3 x 3 Quadratmillimetern, das neben sichtbarem Licht besonders gut geeignet ist, um Licht im ultravioletten Spektrum in Strom umzuwandeln. Für dieses wurde eine Effizienz von 19,7 Prozent, also etwa auf dem Niveau gängiger PV-Paneele, gemessen. Licht im Nah-Infrarotbereich wird zu 93 Prozent durchgelassen.
Darunter sitzt eine Siliziumzelle, die neben sichtbarem Licht auch das Infrarotspektrum verwerten kann. Sie bringt es auf 10,4 Prozent Effizienz, woraus sich eine kombinierte Effizienz von 30,1 Prozent ergibt und man gängige Panels um gut 50 Prozent übertrumpft. Die Perowskit- und Siliziumzellen laufen dabei unabhängig voneinander.
Die Ergebnisse wurden vom EU-Testlabor für Solarinstallationen (ESTI) zertifiziert und auf der Conference on Photovoltaic Energy Conversion in Mailand präsentiert. Das dazugehörige Paper hat man in "Progress in Photovoltaics" publiziert.
Es ist nicht das erste in Entwicklung befindliche Solarmodul, das die 30-Prozent-Hürde nimmt, aber besonders interessant, weil es großteils auf konventionelle Materialien setzt. Einzig Perowskit sorgt aufgrund seiner Fragilität noch für Herausforderungen, hier gelangten aber Forscher der amerikanischen Rice University zu einem vielversprechenden Ansatz, wie "Interesting Engineering" schreibt.
Vergangenes Jahr konnten auch Wissenschafter am US National Renewable Energy Laboratory die 30er-Grenze durchbrechen. Sie ergänzten eine Silizium-Photovoltaikzelle mit einer Glasschicht an der Oberfläche, auf der wiederum mehrere Schichten Galliumarsenid aufgetragen wurden, dokumentiert das "PV Magazine". Damit konnte man eine Effizienz von 32,54 Prozent erzielen, allerdings ist die Herstellung solcher Zellen noch sehr teuer. (gpi, 3.10.2022)