Perowskitmodule erreichen Solarparkgröße

Perowskit-Solarzellen haben in kleinen Laborproben jahrelang Wirkungsgradrekorde erzielt; auf Dächern kommen jedoch weiterhin vor allem Siliziummodule zum Einsatz. Ein Team unter Leitung der Nanjing University hat nun Perowskitmodule im Format eines gewöhnlichen Solarpanels gebaut: 1,2 mal 0,6 Meter. Das leistungsstärkste lieferte im Test konstant 158,4 Watt. Die am 12. August in Nature veröffentlichte Studie zeigt, dass sich die Effizienz des Materials auch bei einer für Solarparks geeigneten Modulgröße halten lässt.

Die Herausforderung liegt in der Herstellung. Eine Perowskitzelle wandelt Licht mithilfe einer sehr dünnen Kristallschicht in Strom um. Eine kleine Testzelle zu beschichten ist wie eine Briefmarke zu bemalen: Nahezu fehlerfreie Arbeit ist machbar. Bei einem Modul muss dagegen eine viel größere Fläche gleichmäßig beschichtet und mit zahlreichen Zellstreifen verschaltet werden. Mit der Fläche steigt auch die Zahl kleiner Fehler.

Diese Fehler kosten Leistung. An einer Fehlstelle im Kristall geht ein Teil der durch Sonnenlicht freigesetzten elektrischen Ladung verloren, bevor er als nutzbarer Strom die Kontakte erreicht. Häufen sich solche Stellen auf einem großen Modul, sinkt dessen Ertrag spürbar.

Eine bessere Oberflächenbehandlung

Chemiker verringern diese Verluste durch Passivierung: Dabei wird die Oberfläche der Schicht chemisch behandelt, damit Defekte weniger schaden. Nach Darstellung der Forscher verteilen sich die gängigen Behandlungen mit Ammoniumhalogenid-Verbindungen auf großen Flächen ungleichmäßig und werden bei Erwärmung instabil. Sie ersetzten diese Stoffe durch Bleidioleat, eine bleihaltige Verbindung, die laut ihrer Studie eine stabilere Oberflächenschicht bilde und den Ladungsverlust verringere. Anschließend erprobte das Team die Behandlung an Modulen. Beteiligt waren auch der Hersteller Renshine Solar, das Beijing Institute of Technology und die University of Victoria in Kanada.

Was ein großes Modul leistet

Der strengere Messwert berücksichtigt die gesamte Modulfläche: Der Wirkungsgrad gibt an, welcher Anteil des einfallenden Lichts in Strom umgewandelt wird. Das 0,72 Quadratmeter große Modul erreichte 22,0 Prozent, gerechnet über die gesamte Fläche einschließlich der Ränder und Leiterbahnen, die selbst keinen Strom erzeugen (Studie).

Das Ergebnis stammt aus einer Serie von 150 Großmodulen. Sie erreichten im Mittel 144 Watt; die 158,4 Watt markieren den Spitzenwert der Serie (Nanjing University).

Den Rekord beim Wirkungsgrad erzielte ein kleineres Modul: Es kam auf 24,0 Prozent bei einer Aperturfläche von 810 cm², also der aktiven Fläche ohne die inaktiven Ränder. Die Prüforganisation TÜV SÜD China bestätigte den Wert (pv magazine). Da sich sowohl die Modulgröße als auch die Messgrundlage unterscheiden, sind die Werte von 24,0 und 22,0 Prozent nicht direkt vergleichbar.

Die Haltbarkeit galt lange als Schwachstelle von Perowskiten, die durch Hitze und Feuchtigkeit altern. In einem standardisierten Feuchtwärmetest werden Module bei 85 °C und 85 Prozent Luftfeuchtigkeit schneller gealtert. Die Universität berichtet, behandelte Module hätten nach 1.300 Stunden rund 2 Prozent ihres Wirkungsgrads eingebüßt (Nanjing University). Module mit der älteren Ammoniumbehandlung hätten unter denselben Bedingungen etwa 39 Prozent verloren. Solche Tests machen Schwächen rasch sichtbar, zeigen aber nicht, wie sich ein Modul über Jahrzehnte im Freien hält.

Ein Frühjahr im Vergleich mit Silizium

Das Team erprobte die Module auch im Freien. Nach Angaben der Universität sei ein Perowskitsystem mit 1 MW Leistung am selben Freiflächenstandort betrieben worden wie eine kommerzielle Siliziumanlage mit 3,5 MW (Nanjing University). Weil die Anlagen unterschiedlich groß sind, verglich das Team die tägliche Stromerzeugung je installierter Leistung.

Nach Angaben der Universität habe der tägliche Stromertrag je installierter Leistung beim Perowskitsystem im März 2026 um 3,42 Prozent, im April um 3,79 Prozent und im Mai um 5,81 Prozent höher gelegen. Die Werte stammen aus dem Bericht der Universität über einen Standort und einen Frühling. Medien wie der South China Morning Post gaben sie wieder, ohne sie unabhängig zu prüfen.

Das Team aus Nanjing hat eine Serie großer Perowskitmodule gebaut, einen zertifizierten Wirkungsgradrekord erzielt und in seinen Tests mit einer Oberflächenbehandlung die Schäden durch Feuchtwärme deutlich verringert. Ob die Module über ihre Lebensdauer mehr Strom liefern als Siliziumanlagen, werden erst jahrelange Ertragsdaten aus mehreren Klimazonen und Angaben zu den Fabrikkosten zeigen. Diese Daten dürften vor allem Renshine Solar und seine Partner veröffentlichen.