Das niederländische Forschungsinstitut TNO hat kürzlich die weltweit ersten Perowskit-basierten Solarziegel vorgestellt. Die Innovation kombiniert hohe Energieumwandlungseffizienz mit einer baulichen Integration, die das Potenzial hat, Photovoltaik in der Architektur zu revolutionieren und langfristig die Energiekosten zu senken.
Technische Details der Perowskit-Solarziegel von TNO
Die von TNO entwickelten Solarziegel basieren auf flexiblen Perowskit-Solarzellen, die auf einer Folie im Format 10 cm × 10 cm gefertigt werden. Die Ziegel wurden in Zusammenarbeit mit dem BIPV-Spezialisten Asat BV auf ein gekrümmtes Verbunddach-Tile montiert.
Effizienz auf gekrümmter Oberfläche
Bei Tests zeigte das Modul auf einer flachen, eigenständigen Oberfläche eine maximale Energieumwandlungseffizienz von bis zu 13,8 %. Nach der Installation auf der gekrümmten Dachziegel-Oberfläche blieb die Effizienz bei 12,4 %. Der Wert unterstreicht die Leistungsfähigkeit von Perowskit-Technologie auf realen Bauteilen.
Materialien und Prozesse sind nach Angaben von TNO bereit für die industrielle Anwendung. Ilke Dogan, Senior Scientist bei TNO, bezeichnet den Ziegel „nach bestem Wissen“ als weltweit erstes elektrisch funktionierendes Dachziegelkonzept auf Basis flexibler Perowskit-Solarzellen. Karl Kiel, Gründer von ASAT, hält eine kommerzielle Einführung „auf kurze Sicht“ für absehbar; das zeige der Demonstrator mit den in die Dachziegel integrierten Perowskit-Zellen.
Roll-to-Roll-Fertigung als Produktionsweg
Die Solarziegel wurden mit einer experimentellen Roll-to-Roll-Produktionsplattform hergestellt, die von TNO selbst entwickelt wurde. Dieses Verfahren, das dem Zeitungsdruck ähnelt, ermöglicht die kontinuierliche Herstellung von Solarzellen auf langen Rollen flexibler Materialien. Die Technologie gilt als Schlüssel zur Senkung der Produktionskosten und zur Skalierung von Dünnschicht-Solartechnologien.
Effizienzpotenzial von Perowskit-Solarzellen im Vergleich
Der Wert auf dem gekrümmten Ziegel ist ein bedeutender Schritt, doch die Technologie bietet weiteres Potenzial. In Tandemkonfigurationen, bei denen Perowskit-Zellen mit herkömmlichen Siliziumzellen kombiniert werden, liegt der Rekord für Laborzellen inzwischen bei 35,5 % (LONGi, Juli 2026). Das liegt deutlich über den knapp 23 % aktueller Silizium-Serienmodule und zeigt, dass Perowskit-Technologie nicht nur als eigenständige Lösung, sondern auch als Ergänzung zu bestehenden Technologien funktioniert. Höhere Wirkungsgrade bedeuten mehr Energieausbeute pro installierter Fläche, was besonders in dicht besiedelten städtischen Gebieten von Vorteil ist.
Zur Einordnung des TNO-Ziegels: Einzelne Perowskit-Zellen erreichten laut einer Studie von 2022 bereits Wirkungsgrade von bis zu 25 %. Das flexible Ziegelmodul liegt noch deutlich darunter.
Marktentwicklung und wirtschaftliche Perspektiven
Laut einer Marktanalyse von IRENA wird der globale Markt für Perowskit-Solarzellen bis zum Jahr 2030 voraussichtlich einen Wert von 15 Milliarden Euro erreichen. Dieser erwartete Marktwert spiegelt das wachsende Interesse von Investoren, Regierungen und Industrieakteuren wider, die die Technologie als Schlüssel zur Dekarbonisierung des Energiesektors sehen.
- Wesentliche Förderprogramme: Horizon-Europe-Projekt „Luminosity“, National Growth Fund-Programm SolarNL
- Kommerzialisierung geplant über das Spin-off Perovion Technologies
- Zum Vergleich der Markt für flexible Solarzellen aller Technologien, nicht nur Perowskit, im Jahr 2030: 22,9 Mrd. USD (Marktstudie 2023)
Die Kombination aus technischer Reife, skalierbarer Fertigung und klaren wirtschaftlichen Aussichten schafft ein günstiges Umfeld für die Markteinführung von Perowskit-Solarziegeln.
Herausforderungen und Lebensdauer von Perowskit-Solarzellen
Obwohl Effizienz und Marktpotenzial vielversprechend sind, ist die Langzeitstabilität von Perowskit-Solarzellen bislang nicht vollständig geklärt. Ohne ausreichende Langzeitdaten könnte das Vertrauen von Investoren und Endnutzern beeinträchtigt werden.
Aktuelle Studien deuten an, dass Perowskit-Solarzellen eine Lebensdauer von 10 bis 20 Jahren erreichen können, abhängig von Umgebungsbedingungen und Schutzmaßnahmen. Diese Spanne liegt zwar unter der typischen Lebensdauer von Silizium-Modulen, bietet jedoch ein realistisches Bild für den Einsatz in Gebäudefassaden, solange geeignete Versiegelungs- und Wartungsstrategien angewendet werden.
- Umweltverträglichkeit: Potenzielle Umweltauswirkungen der Materialien müssen genauer untersucht werden.
- Skalierbarkeit: Die Fertigung im großen Maßstab bleibt trotz vorhandener Roll-to-Roll-Prozesse eine Herausforderung.
Die genannten Haltbarkeitsaspekte sollten bei der Planung von Bauprojekten berücksichtigt werden, um eine fundierte Kosten-Nutzen-Analyse zu ermöglichen.
Fazit
Die Perowskit-Solarziegel von TNO zeigen, dass sich flexible Perowskit-Zellen auf gekrümmte Bauteile übertragen und im Roll-to-Roll-Verfahren fertigen lassen. Ob daraus ein marktreifes Dachprodukt wird, entscheidet sich an der Langzeitstabilität, zu der belastbare Daten noch fehlen. Das größere Effizienzpotenzial liegt mittelfristig in Tandemkonfigurationen mit Silizium.
