Was die nächste Solarzellengeneration leistet: 50 Prozent Wirkungsgrad
Höherer Wirkungsgrad, weniger Materialverbrauch, neue Anwendungsmöglichkeiten: Dank der Solarzellen der nächsten Generation könnten bald Fenster Strom liefern.
(Bild: Kitreel/Shutterstock.com)
Die Photovoltaik hat in den vergangenen Jahren Millionen von Dächern erobert. Dabei ist sie platzhungrig. Um eine Anlage mit einer Leistung von 10 Kilowatt zu installieren, benötigt man mit heute verfügbaren Systemen mehr als 40 Quadratmeter nutzbare Fläche. Die nächste Solarzellengeneration könnte etwa mit der Hälfte auskommen – und damit auch die Material- und Montagekosten senken. Höhere Wirkungsgrade machen es möglich.
Mehr Leistung pro Fläche ist zudem überall dort nützlich, wo man weise mit dem verfügbaren Platz haushalten muss, wie auf dem Auto oder in der Landwirtschaft (Agri-PV). Obendrein könnten die hocheffizienten Solarzellen ganz neue Anwendungen erschließen und beispielsweise jedes Fenster in eine Energiequelle verwandeln. Erste Projekte wie das Zeiss Solar Window gibt es bereits. Hier leitet ein holografischer Film einfallendes Licht in kleine Solarzellen im Fensterrahmen. Je höher ihr Wirkungsgrad, desto höher die Ausbeute an elektrischer Energie – desto interessanter für künftige Bauherren.
- Höhere Wirkungsgrade von Solarzellen ermöglichen eine bessere Nutzung begrenzter Fläche und reduzieren Kosten pro Kilowattstunde.
- Silizium-basierte Zellen erreichen bald ihre Effizienzgrenze. Sie liegt bei knapp 30 Prozent.
- III-V-Mehrfachzellen haben das höchste Potenzial mit Wirkungsgraden bis zu 47,6 %, aber die Herstellung ist teuer und komplex.
- Perowskit-Tandemzellen bieten günstige Herstellungskosten, erreichen aber bisher nicht die Langzeitstabilität von Siliziumzellen.
Mit aktuellen Silizium-Modulen dürfte das kaum wirtschaftlich gelingen. Ablösung ist aber in Sicht: Materialgruppen wie Perowskit- oder III-V-Halbleiterverbindungen und komplexere Bauweisen wie Tandem-Solarzellen sollen das Leistungsplateau der aktuellen Modul-Generationen durchbrechen. Welche Wirkungsgrade möglich und welche Techniken besonders vielversprechend sind, klärt der Artikel.
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