Vergessen Sie Silizium. Dieses Material könnte die Solarenergie grundlegend verändern

Oxford, UK(CNN Business) Die Solarenergie steht vor der größten Veränderung seit über einem halben Jahrhundert.

Eine Gruppe von Materialien, Perowskite genannt, wird zur Herstellung der nächsten Generation von Solarzellen verwendet, die doppelt so effizient wie die derzeitigen Modelle sein könnten und flexibel genug, um ganze Gebäude zu umhüllen.

Die erste Solarzelle, die alltägliche elektrische Geräte mit Strom versorgen konnte, wurde in den 1950er Jahren in den Bell Labs in New Jersey hergestellt. Damals waren die auf Silizium basierenden Paneele sehr teuer und wandelten nur 6 % des Sonnenlichts in Strom um.

Seitdem sind die Kosten drastisch gesunken und die heutigen Silizium-Solarzellen können bis zu 22 % des Sonnenlichts in Strom umwandeln. Aber ihr Wirkungsgrad ist nahezu erschöpft. Jetzt bieten Perowskite das Potenzial für eine drastische Steigerung der Stromerzeugung und könnten Silizium letztendlich ganz ersetzen.

Forschern von Oxford PV, einem aus der Universität Oxford ausgegliederten Unternehmen, ist 2018 ein wichtiger Durchbruch gelungen. Durch die Beschichtung von Silizium mit Perowskit erreichten sie einen Wirkungsgrad von 28 %. Das Unternehmen geht davon aus, dass es irgendwann 40 % oder mehr erreichen kann.

Die verbesserte Effizienz von Solarzellen wird es ermöglichen, mit weniger Paneelen mehr Strom zu erzeugen, wodurch die Kosten und die Menge an Land, Arbeit und Ausrüstung, die für den Betrieb benötigt wird, reduziert werden.

„Wenn wir erreichen wollen, dass die gesamte neue Stromerzeugung aus Photovoltaik besteht, müssen wir den Preis weiter senken“, erklärt Henry Snaith, Professor für Physik an der Universität Oxford und Mitbegründer von Oxford PV, gegenüber CNN Business. „Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, besteht darin, den Wirkungsgrad oder die Leistung des Moduls weiter zu steigern, und hier kommen die Perowskite ins Spiel.“

Solares Potenzial

Perowskite wurden 1839 entdeckt. Oxford PV verwendet eine synthetische Version, die aus kostengünstigen Materialien hergestellt wird, die in der Erdkruste reichlich vorhanden sind, während andere Unternehmen Variationen des ursprünglichen Minerals verwenden, die zusammen als Perowskite bezeichnet werden.

Neben der verbesserten Solareffizienz funktionieren sie im Schatten, an bewölkten Tagen oder sogar in Innenräumen besser als Silizium. Perowskite lassen sich mit einem Tintenstrahldrucker bedrucken und können so dünn wie eine Tapete sein.

Henry Snaith, links, und Christopher Case von der britischen Firma Oxford PV, die mit Perowskit arbeitet, um Solarenergie zu erzeugen. Case sagt, das Material sei „die bedeutendste Entwicklung in der Solarfotovoltaik seit 65 Jahren.“

Eine Röhre mit dem Perowskit-Material von Oxford PV, das aus Materialien synthetisiert wird, die in der Erdkruste reichlich vorhanden sind.

Da Perowskit-Solarzellen bei schwachem Licht besser funktionieren als Silizium, könnten laut dem polnischen Unternehmen Saule Technologies halbtransparente Zellen auf Gebäuden in bebauten Gebieten angebracht werden, wie in diesem Rendering.

Das Team von Saule Technologies mit seinem hochflexiblen Perowskit-Material.

Wenn sich die Technologie weiterentwickelt, könnte Perowskit auf flexible Rollen gedruckt und um Gebäude gewickelt werden.

Saule prognostiziert, dass Perowskit-Solarzellen schließlich in Straßenmöbel integriert werden könnten, wo sie Straßenlaternen mit Strom versorgen und elektronische Geräte aufladen könnten.

Saule Technologies verwendet einen Tintenstrahldrucker zur Herstellung seiner Perowskit-Solarzellen.

Aufgrund ihres geringen Gewichts können sie leichter auf Dächern installiert werden als Siliziummodule.

Das in Kalifornien ansässige Unternehmen Swift Solar arbeitet daran, sein Perowskit-Material in Asphaltschindeln einzubauen, wie in diesem Rendering, die zur Dacheindeckung verwendet werden.

Das Unternehmen sagt, dass die Perowskit-Technologie schließlich auch in Autos und Flugzeuge eingebaut werden könnte.

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Oxford PV hofft, dass Perowskit irgendwann Silizium vollständig ersetzen wird.

„In den kommenden Jahrzehnten versprechen Perowskit-Solarbeschichtungen eine weitere Steigerung des Wirkungsgrads sowie eine Verringerung des Gewichts und der Transportkosten von Solaranlagen“, sagt Varun Sivaram, Energieexperte und Autor von „Taming the Sun: Innovations to Harness Solar Energy and Power the Planet“, der während seines Studiums in Oxford mit Snaith zusammengearbeitet hat.

Er sagt, dass Perowskit im Zuge der Weiterentwicklung der Technologie auf flexible Oberflächen aufgesprüht oder gerollt werden könnte. Semitransparente Solarbeschichtungen könnten sogar um ganze Gebäude gewickelt werden.

Oxford PV will Anfang nächsten Jahres mit der Produktion von Zellen aus Perowskit auf Silizium in einer eigens dafür errichteten Fabrik in Brandenburg, Deutschland, beginnen. Das Unternehmen schätzt, dass Hausbesitzer mit den aus diesen Zellen hergestellten Paneelen bis zu 1.000 Dollar beim Kauf und der Installation einer durchschnittlichen Solaranlage sparen könnten.

Zu den anderen Unternehmen, die mit Perowskit arbeiten, gehört das in Warschau ansässige Unternehmen Saule Technologies, das sich eine Finanzierung in Höhe von 10 Mio. € (11,7 Mio. $) von dem polnischen Photovoltaik-Unternehmen Columbus Energy gesichert hat.

Im letzten Monat hat das neue Werk von Saule Technologies in Warschau damit begonnen, Perowskit-Solarzellen mit Tintenstrahldruckern zu drucken. Anfang nächsten Jahres wird sie mit der Belieferung des schwedischen Bauunternehmens Skanska Group beginnen, das nach eigenen Angaben das erste Unternehmen sein will, das gedruckte Solarzellen in kommerziellem Maßstab an der Fassade eines Gebäudes anbringen wird.

„Diese Technologie wird den Energiesektor grundlegend verändern, weil sie bei allen Lichtverhältnissen funktioniert“, sagt Olga Malinkiewicz, Mitbegründerin von Saule Technologies. „Man kann es flexibel gestalten. Es ist ein wunderbares Material. Architekten werden es lieben.“