Tandemsolarzelle

Tandemsolarzellen sind Solarzellen, bei denen zwei oder mehrere unterschiedliche fotoaktive Zellschichten miteinander kombiniert werden. Während eine herkömmliche Siliziumsolarzelle einen großen Bereich des Sonnenlichts mit nur einem Halbleitermaterial verarbeitet, teilen Tandemsolarzellen das Lichtspektrum zwischen mehreren Teilzellen auf. Die obere Teilzelle nutzt vor allem energiereiches Licht mit kürzeren Wellenlängen, beispielsweise blaues oder grünes Licht. Licht mit geringerer Energie durchdringt diese Schicht und wird anschließend von einer darunterliegenden Teilzelle aufgenommen. Dadurch können die verschiedenen Bereiche des Sonnenlichts gezielter und mit geringeren Energieverlusten in elektrischen Strom umgewandelt werden. Besonders intensiv erforscht wird die Verbindung einer Perowskit-Oberzelle mit einer herkömmlichen Silizium-Unterzelle. Silizium bildet dabei eine bereits industriell etablierte Grundlage, während sich die Eigenschaften der dünnen Perowskitschicht vergleichsweise flexibel anpassen lassen. Siliziumbasierte Tandemsolarzellen können Wirkungsgrade von mehr als 30 % erreichen und damit das praktische bzw physikalische Wirkungsgradpotenzial einfacher Siliziumsolarzellen übertreffen. Der höhere Wirkungsgrad ermöglicht mehr Stromerzeugung auf derselben Fläche. Das ist vor allem dort von Vorteil, wo Dach-, Fassaden- oder Grundstücksflächen begrenzt sind. Vor einer breiten Markteinführung müssen jedoch noch technische und wirtschaftliche Herausforderungen bewältigt werden. Dazu gehören die langfristige Stabilität der Materialien, der Schutz vor Feuchtigkeit und hohen Temperaturen, geeignete Einkapselungs- und Verschaltungsverfahren sowie eine kostengünstige Produktion großer Zellen und Module. Auch die Leistungsmessung ist anspruchsvoller, weil mehrere Teilzellen gemeinsam arbeiten und unterschiedlich auf das Lichtspektrum reagieren. Tandemsolarzellen gelten daher als besonders vielversprechende Weiterentwicklung der Photovoltaik, befinden sich teilweise aber noch im Übergang von Forschung und Pilotfertigung zur industriellen Massenproduktion.