Was genau sind Perowskit-Solarzellen und was genau bringen sie?
Wer davon hört, dass Solarzellen nur ca. 23 % des einfallenden Sonnenlichts in elektrische Energie umwandeln können, ist oft enttäuscht. Müsste da nicht noch viel mehr drin sein? Obwohl wir natürlich im Hinterkopf behalten sollten, dass es trotzdem schon grandios ist, dass sich kostenfreie und überall verfügbare Sonnenstrahlen in wertvollen Strom umwandeln lassen, gibt es für alle, die auf Mehr hoffen, eine gute Nachricht: Es wird daran geforscht, Solarpanels noch effizienter zu machen – und es gibt große Fortschritte auf diesem Gebiet!
Eine mögliche Lösung, die sich bereits in der Pilotphase befindet, sind sogenannte Perowskit-Solarzellen. Was es damit auf sich hat und ob auch Sie von dieser Art von Solarzellen profitieren können, klären wir in den folgenden Absätzen.
Was sind Perowskit-Solarzellen?
Perowskit-Solarzellen gehören zu den spannendsten technologischen Entwicklungen im Bereich der Photovoltaik der letzten Jahre. Sie basieren auf einer speziellen Kristallstruktur, dem sogenannten Perowskit, ursprünglich kam dieses natürlich vor. Unter Perowskit versteht man heute eine ganze Gruppe synthetisch hergestellter Materialien, die ähnliche Strukturen aufweisen und sich besonders gut für die Umwandlung von Sonnenlicht in Strom eignen.
Was diese Solarzellen so besonders macht, ist ihre Fähigkeit, Licht in verschiedenen Wellenlängen sehr effizient zu absorbieren. Während herkömmliche Siliziumzellen oft nur bestimmte Spektren effektiv nutzen können, schöpfen Perowskit-Solarzellen also das Sonnenlicht deutlich besser aus. Wirkungsgrade über 30 % wurden in Laborversuchen bereits nachgewiesen. Die aktuelle Herausforderung besteht darin, diese Leistungsfähigkeit auch in der Massenproduktion und im Langzeiteinsatz sicherzustellen. Noch sind Perowskit-Zellen nicht im großen Stil auf dem Markt erhältlich.
Technische Unterschiede zu „normalen“ Solarzellen
Während klassische Solarzellen aus kristallinem Silizium bestehen, basieren Perowskit-Zellen auf einer Kombination aus anorganischen und organischen Komponenten. Das sorgt dafür, dass sie besonders dünn, leicht und flexibel sind. Außerdem können Perowskit-Zellen auch auf Folien aufgetragen werden – das eröffnet ganz neue Anwendungsmöglichkeiten, z. B. bei mobilen Anwendungen oder sogar Textilien.
Die Produktion von Perowskit-Solarzellen erfolgt außerdem bei deutlich niedrigeren Temperaturen und mit geringerer Energiezufuhr als bei Siliziumzellen. Das reduziert die CO₂-Bilanz bei der Fertigung erheblich.
Silizium-Solarzellen | Perowskit-Solarzellen | |
Materialbasis | Monokristallines oder polykristallines Silizium | Perowskit-Kristallstruktur (organisch-anorganisch) |
Wirkungsgrad (aktuell) | ca. 18–23 % | bis zu 30 % im Labor, 25 % in Pilotanlagen |
Herstellungstemperatur | > 1000 °C | < 200 °C |
Flexibilität | starr | flexibel, teilweise sogar biegsam |
Einsatzmöglichkeiten | Dächer, Freiflächen | Dächer, Fassaden, Kleidung, Fenster |
Reifegrad | kommerziell etabliert | in Entwicklung, erste Produkte verfügbar |
Preisentwicklung | stabil, fallend | stark fallend, aktuell noch höher |
Nutzungsmöglichkeiten von Perowskit-Solarzellen – wofür eignet sich die neue Technologie
Besonders spannend sind die Anwendungsmöglichkeiten von Perowskit-Solarzellen überall dort, wo konventionelle Solartechnik bisher an ihre Grenzen gestoßen ist. Dank ihrer Flexibilität und ihres geringen Gewichts lassen sich Perowskit-Solarzellen nicht nur auf Hausdächern montieren, sondern auch auf Fenstern, Fassaden oder Fahrzeugen. In Zukunft könnten vielleicht sogar Smartphonehüllen oder Zelte Strom erzeugen!
Für Privathaushalte könnten sich solche Panels bald lohnen – vor allem, wenn man sie mit einer Solarbatterie kombiniert. Auf diese Weise ließe sich tagsüber besonders effizient erzeugter Strom langfristig speichern und etwa abends nutzen. Und selbst für Ihr Balkonkraftwerk könnte die Technologie interessant sein: Aufgrund der höheren Leistungsdichte könnten kleinere Flächen künftig mehr Energie liefern.
Alle Vorteile von Perowskit-Solarzellen auf einen Blick
Höherer Wirkungsgrad: Im Vergleich zu herkömmlichen PV-Modulen sind Perowskit-Zellen wesentlich effizienter.
Geringere Produktionskosten: Durch die niedrigere Verarbeitungstemperatur und einfachere Herstellungsverfahren könnten langfristig auch die Preise für Endkunden sinken.
Leicht & flexibel: Ideal für mobile Anwendungen und integrierte Solarlösungen – etwa auf Wohnmobilen, Kleidung oder Glasfassaden.
Nachhaltiger Produktionsprozess: Der CO₂-Ausstoß bei der Herstellung ist deutlich geringer als bei klassischen PV-Modulen.
Erweiterte Einsatzgebiete: Die Möglichkeit, sogar transparente Zellen zu produzieren, eröffnet neue Anwendungsfelder – von der Automobilbranche bis zur Stadtplanung.
Geringerer Platzbedarf: Höhere Effizienz bedeutet auch: Weniger Fläche wird benötigt – ideal für Balkonkraftwerke oder kleinere Dächer.
Kosten und Leistung – lohnen sich Peroswkit-Solarzellen für die heimische Stromerzeugung?
Der Preis von Perowskit-Solarzellen liegt momentan noch deutlich über dem klassischer Silizium-Solarpanels. Das liegt vor allem an der geringeren Produktionsrate, den Kosten für Forschung und Entwicklung und zusätzlichen Schutzmaßnahmen, die derzeit noch notwendig sind, um die empfindlichen Zellen vor Umwelteinflüssen zu schützen.
Aber: Die Preiskurve zeigt deutlich nach unten. Deshalb könnten Perowskit-Zellen schon in wenigen Jahren günstiger sein als viele bestehende Technologien – vor allem, wenn sie in großen Mengen produziert werden.
Was die Leistung betrifft, zeigen Perowskit-Zellen beeindruckende Werte – selbst bei diffusem Licht oder an bewölkten Tagen. Gerade in unseren Breitengraden können diese Module deshalb Vorteile bieten. Das heißt, dass auch höhere Anschaffungskosten sich durch eine schnelle Amortisationszeit oft lohnen können.
Haben Perowskit-Solarzellen auch Nachteile?
So vielversprechend die Technologie auch ist – sie hat noch Schwächen. Die größte Herausforderung ist derzeit noch die Lebensdauer: Während herkömmliche Solarpanels problemlos 25 Jahre oder länger überstehen, zeigen Perowskit-Zellen in Langzeittests noch recht schnell Verschleißerscheinungen. Insbesondere Feuchtigkeit und UV-Strahlung setzen den empfindlichen Materialien zu.
Manche Lösungen enthalten geringe Mengen an Blei, was zu Umweltproblemen führen könnte. Die Forschung arbeitet jedoch bereits an bleifreien Alternativen. Noch gibt es außerdem keine große Auswahl an Produkten für den Heimgebrauch. Nicht jedes bestehende System ist zudem ohne Weiteres mit Perowskit-Modulen kombinierbar. Gerade wenn Sie ein Balkonkraftwerk nachrüsten oder erweitern möchten, müssen Sie sich deshalb ausgiebig beraten lassen, um sicherzustellen, dass Komponenten wie Wechselrichter und Batteriespeicher optimal zusammenspielen.