Was 30 % bei Perowskit-Tandemzellen für Solardächer bedeutet

Die nutzbare Fläche auf einem Hausdach ist begrenzt. Bei steigender Nachfrage nach Solarstrom gewinnt jede Prozentpunktsteigerung der Modulwirkungsgrade an Bedeutung: Mehr Ertrag pro Quadratmeter bedeutet weniger Fläche für den gleichen Strom. Perowskit-Tandemzellen kombinieren eine Perowskit-Deckzelle mit einer Silizium-Unterschicht, um das Sonnenlicht effizienter zu nutzen. Die Forschung zeigt inzwischen Zellen über 30 % im Labor, während erste Module in der Praxis näher an 25 % liegen. Das ist kein sofortiger Wechsel der gesamten Branche, wohl aber ein Wendepunkt für Engpass-Situationen wie dicht bebautes Wohngebiet oder Dächer mit kleiner nutzbarer Fläche.

Eine Perowskit-Tandemzelle besteht aus zwei hintereinander geschalteten Halbleiterschichten mit unterschiedlichen Bandlücken. Die obere Schicht aus Perowskit fängt energiereiche, kurzwellige Anteile des Lichts ab; die darunter liegende Siliziumzelle nutzt das restliche, langwelligere Spektrum. Zusammengenommen wandeln beide Schichten mehr Sonnenenergie in Strom um als eine einzelne Siliziumzelle.

Labormessungen zeigen: Auf kleinen Flächen sind Wirkungsgrade über 30 % erreichbar; die Herausforderung ist, diese Leistung bei größeren Flächen und über Jahre stabil zu halten.

Der technische Vorteil liegt in der Aufteilung des Lichtspektrums: Jede Schicht arbeitet näher an ihrem optimalen Bereich. Perowskite sind dabei ein schneller zu verarbeitendes Material, das sich durch vergleichsweise niedrige Verarbeitungstemperaturen auszeichnet. Probleme können Materialstabilität und Langzeitverhalten unter Sonnenstrahlung, Hitze und Feuchtigkeit sein, an denen Forschende intensiv arbeiten.

Kurzer Vergleich in Zahlen (vereinfachte Darstellung):

Die Zahlen stammen aus zertifizierten Messungen und Forschungsberichten; der Sprung vom Labor zur Serienproduktion bleibt die zentrale Ingenieursaufgabe.

Auf dem Dach bedeuten höhere Wirkungsgrade konkret: mehr Kilowattstunden pro Quadratmeter und damit einen höheren Jahresertrag bei gleicher Fläche. Das ist wichtig, wenn die nutzbare Dachfläche beschattet ist, aus Denkmalschutzgründen begrenzt bleibt oder nur wenige West-/Südflächen zur Verfügung stehen.

Ein Beispiel: Ein 10 m² großes Feld mit 22 % Modulen erzeugt bei sonst gleichen Bedingungen deutlich weniger Energie als ein 10 m²-Feld mit 30 % Modulen. Das reduziert die notwendige Paneelanzahl und kann die Gesamtkosten je installiertem Kilowattstunde senken, weil Dachmontage und Wechselrichterbedarf begrenzt werden.

Praktische Einschränkungen treten bei der Übersetzung von Zell- in Modulwerten auf: Kontaktierung, Rahmen, Verkapselung und Messertoleranzen sorgen dafür, dass Modulwirkungsgrade hinter Zellrekorden zurückbleiben. Erste Pilotmodule mit Perowskit/Si zeigen jedoch, dass 25 % erreichbar sind — ein spürbarer Schritt gegenüber den üblichen Serienwerten.

Wichtig für Betreiber: Zertifizierungen, Garantiebedingungen und Modulverfügbarkeit bestimmen, ob und wie schnell Tandem-Technik auf Dächer kommt. Bis zur Serienreife sind zudem Prüfverfahren nötig, die Perowskit-spezifische Degradationsmechanismen berücksichtigen.

Chancen: Höhere Flächenausnutzung, weniger Material pro kWh und damit potenziell niedrigere Kosten pro erzeugter Energie bei gleicher Dachfläche. Für Regionen mit hoher Dachdichte kann das Angebot an installierbarem PV-Potenzial praktisch erweitert werden. Zudem erlauben hohe Wirkungsgrade eine kompaktere Gestaltung von Solardächern in städtebaulich sensiblen Bereichen.

Risiken: Perowskite enthalten empfindliche Schichten, die auf Feuchtigkeit, Hitze und elektrischen Feldern reagieren können. Langzeiterfahrungen fehlen weitgehend; die gewohnte Garantie- und Versicherungslandschaft für Solarmodule ist noch nicht angepasst. Außerdem sind Skalierung und industrielle Fertigung noch nicht vollständig ausgereift: Laborrekorde lassen sich nicht eins zu eins in große Module übertragen.

Spannungsfelder: Regulatorik und Normen müssen Perowskit-spezifische Prüfungen aufnehmen, sonst bleiben Banken und Versicherungen zurückhaltend. Zeitgleich besteht Druck, neue Technologien rasch einzuführen, weil sie Flächen- und Kostenvorteile versprechen. Die Balance zwischen Innovationsförderung und Verbrauchersicherheit ist deshalb entscheidend.

Der aktuelle Stand zeigt eine Doppelstrategie: Laborseitige Effizienzsteigerungen einerseits und parallele Arbeit an skalierbaren Beschichtungsprozessen andererseits. Forschungsinstitute und Industriepartner melden Zellen über 30 % und Pilotmodule bei etwa 25 %. Das deutet darauf hin, dass Serienmodule mit deutlich höheren Wirkungsgraden in den kommenden Jahren stufenweise auf den Markt kommen könnten.

Für Eigentümer:innen und Planer ist wichtig zu wissen: Die größte Wirkung entfaltet die Technologie dort, wo Dachfläche knapp ist. In Neubauten oder bei Aufdach-Systemen mit viel Fläche bleibt klassische Siliziumtechnik weiterhin wirtschaftlich attraktiv, zumindest solange Perowskit-Module noch teurer oder weniger langzeitgetestet sind.

Politik und Förderprogramme können beschleunigend wirken, wenn sie Pilotprojekte mit standardisierten Prüfanforderungen und Langzeittests unterstützen. Hersteller müssen Module mit klaren Garantien und unabhängigen Zertifizierungen anbieten, damit Banken und Handwerksbetriebe Vertrauen gewinnen.

In Summe ist die Aussicht: Perowskit-Tandemtechnologie könnte innerhalb weniger Jahre für spezielle Marktsegmente (enge Dächer, städtische Installationen, Premium-Module) relevant werden; ein kompletter Austausch der bestehenden Serienproduktion ist jedoch nicht unmittelbar zu erwarten.

Perowskit-Tandemzellen kombinieren zwei Materialien, um mehr Sonnenlicht in Strom umzuwandeln. Wirkungsgrade um 30 % sind heute in kleinen Laborzellen messbar; erste Module zeigen bereits rund 25 %. Für Solardächer bedeutet das: mehr Ertrag auf begrenzter Fläche und bessere Eignung für komplexe, platzbeschränkte Dächer. Wesentliche Voraussetzungen sind jedoch skalierbare Fertigungsverfahren, belastbare Langzeitdaten und angepasste Prüfstandards. Ob und wie schnell sich die Technik in Deutschland durchsetzt, hängt damit nicht nur von Laborrekorden ab, sondern vor allem von Industriemaßnahmen, Normen und verlässlichen Garantien.