Im Mai 2026 verkündeten japanische Forschende von der Tokyo City University einen neuen Weltrekord in der Photovoltaik: Eine Tandem-Solarzelle aus Perowskit und CIGS erreichte eine zertifizierte Effizienz von 25,14 %. Der Rekord wurde vom japanischen National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) bestätigt und übertrifft den bisherigen Höchstwert von 24,6 % aus dem Februar 2025, der vom Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) gemessen wurde. Dieser Sprung markiert einen wichtigen Meilenstein für die Weiterentwicklung hocheffizienter Solarzellen und könnte künftig die Kosten für Solarenergie deutlich senken.
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Überblick über frühere Rekorde in der Solartechnologie
Die Entwicklung von Tandem-Solarzellen hat in den letzten Jahren stetig an Dynamik gewonnen. Der erste bedeutende Rekord wurde 2025 vom HZB mit einer Effizienz von 24,6 % aufgestellt (Quelle S2). Dieser Wert stellte bis zum Jahr 2026 die Messlatte für die Kombination von Perowskit- und CIGS-Technologien dar.
- 2025: 24,6 % – Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB)
- 2026: 25,14 % – Tokyo City University, Japan (zertifiziert von AIST)
Der kontinuierliche Anstieg verdeutlicht den Fortschritt in der Materialforschung und im Zellendesign, wobei jede neue Rekordzelle nicht nur die reine Effizienz steigert, sondern auch wichtige Erkenntnisse für die industrielle Skalierung liefert.
Neuer Weltrekord 2026: 25,14 % Effizienz
Die im Mai 2026 veröffentlichte Tandem-Solarzelle kombiniert ein perowskit-basiertes Oberlicht mit einem CIGS-Unterlicht. Die Zelle arbeitet im Zweipunkt-(2T-)Modus, besitzt eine aktive Fläche von 1 cm² und wurde unter Standard-Illuminationsbedingungen getestet.
Technische Eckdaten der Rekordzelle
- Effizienz: 25,14 % (zertifiziert, 2026, Quelle S1)
- Open-Circuit-Voltage (UOC): 1,845 V
- Short-Circuit-Current-Density (JSC): 16,25 mA/cm²
- Fill-Factor (FF): 83,5 %
- Aktive Fläche: 1 cm²
- Konfiguration: zweipunkt (2T)
Rolle der neuen Barriereschicht
Ein zentrales Innovationsmerkmal ist die neu entwickelte Barriereschicht, die zwischen dem Perowskit- und dem CIGS-Layer platziert wird. Laut den Forschenden hat diese Schicht drei wesentliche Effekte:
- Verbesserung der Kristallinität des Perowskit-Films, wodurch ein homogeneres Kristallwachstum ermöglicht wird.
- Reduktion von Rekombinationsverlusten an der Grenzfläche, was die Gesamtwirkungsgrad-Steigerung unterstützt.
- Verhinderung unerwünschter chemischer Reaktionen zwischen CIGS- und Perowskit-Materialien, wodurch die strukturelle Integrität erhalten bleibt.
Diese Verbesserungen erklären, warum die 25,14 %-Marke nach langer Phase, in der die 25-Prozent-Grenze nicht überschritten werden konnte, nun erreicht werden konnte.
Bedeutung des Rekords für die Solarbranche
Der neue Rekord hat mehrere Implikationen:
- Wirtschaftliche Potenziale: Höhere Zellwirkungsgrade reduzieren die benötigte Modulfläche für dieselbe Energieausbeute, was zu geringeren Installationskosten führen kann.
- Technologische Durchbrüche: Die erfolgreiche Integration einer Barriereschicht eröffnet neue Forschungswege für weitere Effizienzgewinne.
- Marktattraktivität: Durch die Kombination von Perowskit- und CIGS-Technologien können die Vorteile beider Materialien (hohe Spannung des Perowskits, stabile Absorption des CIGS) optimal genutzt werden.
Der Fortschritt stärkt das Vertrauen in Tandem-Solarzellen als Schlüsseltechnologie für die nächste Generation erneuerbarer Energien.
Zukunft der Tandem-Solarzellen
Die aktuelle Entwicklung lässt erwarten, dass die Effizienz in den kommenden Jahren weiter steigen wird. Prognosen für 2028 sehen eine mögliche Effizienz von 30 % vor, sofern weitere technologische Innovationen umgesetzt werden.
Erwartete Effizienzsteigerungen bis 2028
- 2028: Zielwert von 30 % Effizienz (Prognose, Quelle: Zukunft der Tandem-Solarzellen)
Forschungs- und Entwicklungsziele
Um die angestrebten Werte zu erreichen, konzentrieren sich die Forschungsteams auf:
- Optimierung der Kurzschluss-Stromdichte durch verbesserte Lichtabsorption und Ladungstransport.
- Weiterentwicklung von Additiven und Passivierungstechnologien, um die Zellstabilität zu erhöhen.
- Skalierung der Zellproduktion von Labor- zu Pilot- und Industrie-maßstab.
Die Kombination aus materialwissenschaftlichen Fortschritten und Prozessoptimierungen soll die praktische Anwendung von Tandem-Solarzellen revolutionieren.
Herausforderungen: Stabilität und Lebensdauer
Ein kritischer Aspekt für die Marktfähigkeit bleibt die langfristige Stabilität der Tandem-Zellen. Die Forschung weist darauf hin, dass sowohl die chemische Beständigkeit der Barriereschicht als auch die Degradationsmechanismen von Perowskit- und CIGS-Schichten genauer untersucht werden müssen. Ohne ausreichende Lebensdauer könnten die wirtschaftlichen Vorteile durch häufige Ersatzzyklen geschmälert werden.
Häufig gestellte Fragen
Wie hilft die Barriereschicht bei der Effizienz der Solarzellen?
Die Barriereschicht verbessert die Kristallinität des Perowskit-Films und reduziert Rekombinationsverluste an der Grenzfläche. Zusätzlich verhindert sie chemische Reaktionen zwischen den Schichten, was zu einer höheren Gesamtwirkungsgrad führt.
Fazit
Der im Mai 2026 gemeldete Weltrekord von 25,14 % für eine Perowskit-CIGS-Tandem-Solarzelle markiert einen entscheidenden Fortschritt in der Photovoltaik. Die neue Barriereschicht, die verbesserte Kristallinität und reduzierte Rekombination ermöglicht, ist ein Schlüsselfaktor für diesen Erfolg. Während die Effizienz bereits neue Grenzen überschreitet, bleibt die Stabilität der Zellen eine zentrale Herausforderung für die kommerzielle Nutzung. Prognosen deuten jedoch darauf hin, dass bis 2028 Effizienzen von bis zu 30 % erreichbar sein könnten, sofern die Forschung weiter voranschreitet. Dieser Trend verspricht nicht nur kostengünstigere Solarenergie, sondern stärkt auch die Position von Tandem-Solarzellen als zentrale Technologie im globalen Übergang zu erneuerbaren Energien.
