Die aktuelle Forschung an Tandem-Solarzellen, die Perowskit– und CIGS-Materialien kombinieren, hat einen neuen Meilenstein erreicht: ein zertifizierter Wirkungsgrad von 25,5 % – der höchste bisher gemessene Wert für diese Materialkombination. Dieser Fortschritt ist nicht nur ein technischer Erfolg, sondern auch ein bedeutender Beitrag zur Energiewende, da er die Effizienz von Photovoltaik-Systemen deutlich erhöht und damit die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen reduziert.
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Rekord-Wirkungsgrad von 25,5 % – Fakten und Zertifizierung
Im Juli 2026 veröffentlichten Forschende des Helmholtz-Zentrums Berlin (HZB) und der Humboldt-Universität einen Rekordwert von 25,5 % für eine CIGS-Perowskit-Tandem-Solarzelle. Dieser Wert wurde von der European Solar Test Installation (ESTI) zertifiziert und in den aktuellen „Solar cell efficiency tables“ der University of New South Wales (Quelle S1) dokumentiert.
Zertifizierung durch die European Solar Test Installation (ESTI)
- Zertifizierter Wirkungsgrad: 25,5 % (2023)
- Veröffentlichung in den „Solar cell efficiency tables“ (UNSW)
- Bestätigung durch unabhängige Testeinrichtung ESTI
Technologische Ansätze zur Effizienzsteigerung
Die Forscher setzten mehrere innovative Maßnahmen ein, um die Effizienz der Tandem-Zelle zu maximieren. Dabei wurden sowohl die Materialeigenschaften als auch die Zellarchitektur optimiert.
Bandabstände und Zellarchitekturen
Im Rahmen des SOLMATES-Projekts wurden CIGSe-Bottom-Cells mit unterschiedlichen Bandlücken von 1,05 eV und 1,10 eV eingesetzt. Zusätzlich wurden zwei verschiedene Dicken von aluminium-dotiertem Zink-Oxid (Al-doped ZnO) verwendet, um die Lichtabsorption und den Ladungsträgertransport zu verbessern.
Optimierung von Ladungsträgertransport und Grenzflächen
Zur Reduktion von Rekombinationsverlusten an den Grenzflächen wurden verschiedene Kombinationen von Nickel-Oxid (NiOx) und selbstassemblierenden Monoschichten (SAMs) als Hole-Transport-Layer (HTL) getestet. Der Elektronenselektive Kontakt wurde durch ein kontrolliertes thermisches Verdampfen von Buckminsterfullerene (C60) auf einer ultradünnen (1 nm) Lithium-Fluorid-Passivierungsschicht verfeinert.
Die Kombination dieser Maßnahmen ermöglichte nicht nur den Rekord-Wirkungsgrad von 25,5 %, sondern auch die Fertigung eines Mini-Modules mit 19,7 % Effizienz (Quelle S2) und einer Fläche von 2,25 cm².
Theoretisches Potenzial und Zukunftsaussichten
Modellierungen und technologische Fortschritte aus dem Jahr 2023 zeigen, dass Tandem-Solarzellen mit Perowskit-CIGS-Kombinationen theoretisch Effizienzen von bis zu 30 % erreichen können. Diese Zahl stellt das langfristige Wachstumspotenzial der Photovoltaik-Technologie dar und unterstreicht ihre Fähigkeit, die Energiewende zu unterstützen.
- Maximale theoretische Effizienz: 30 % (2023, modellbasiert)
- In-House-Tests des Forschungsteams zeigten bereits Potenziale von bis zu 27,5 % Effizienz
Die Autoren betonen, dass der gemessene Rekordwert von 25,5 % lediglich ein erster Schritt ist und weitere Optimierungen das Ziel von 30 % erreichbar machen könnten.
EU-Förderung und das SOLMATES-Projekt
Das SOLMATES-Projekt ist ein EU-gefördertes Vorhaben, das die Integration von CIGS- und Perowskit-Technologien vorantreibt. Die Europäische Kommission stellte im Jahr 2022 insgesamt 1,2 Milliarden Euro für Förderprojekte in der Solarindustrie bereit (Quelle S3). Diese finanzielle Unterstützung ist ein entscheidender Faktor für die Forschung, Entwicklung und spätere Kommerzialisierung neuer Solarzellentechnologien.
- EU-Finanzierung für erneuerbare Energien: 1,2 Mrd. € (2022)
- Projektziel: Innovation und Markteinführung von Hoch-Effizienz-Tandem-Solarzellen
- Unterstützung von Forschungseinrichtungen wie HZB und Universitäten
Marktherausforderungen und Skalierung
Trotz der beeindruckenden Effizienzwerte stehen die neuen Tandem-Zellen vor erheblichen Marktherausforderungen. Die Skalierung der Produktionsmethoden ist mit hohen Kosten verbunden, was die breite Verbreitung der Technologie bremsen könnte. Die Branche beobachtet genau, wie sich die Effizienzsteigerungen auf die Kostenstruktur auswirken und ob sich die Technologien wirtschaftlich in der Massenproduktion etablieren lassen.
- Herausforderung: Hohe Produktionskosten bei der Skalierung
- Risiko: Verzögerte Marktpenetration trotz technischer Vorteile
FAQ – Vorteile von Tandem-Solarzellen
Frage: Was sind die Vorteile von Tandem-Solarzellen?
Antwort: Tandem-Solarzellen kombinieren verschiedene Materialien, um eine höhere Effizienz und bessere Leistung bei schlechten Lichtverhältnissen zu bieten.
Fazit
Der zertifizierte Wirkungsgrad von 25,5 % für die Perowskit-CIGS-Tandem-Solarzelle markiert einen bedeutenden Fortschritt in der Photovoltaik-Forschung. Durch gezielte Materialoptimierung, innovative Zellarchitekturen und umfassende EU-Förderung wird das langfristige Ziel von bis zu 30 % theoretischer Effizienz greifbarer. Gleichzeitig zeigen die aktuellen Marktherausforderungen, dass neben technischer Exzellenz auch wirtschaftliche Faktoren entscheidend für die breite Einführung sind. Die Kombination aus wissenschaftlichem Fortschritt und politischer Unterstützung legt jedoch ein solides Fundament für die zukünftige Energieproduktion aus hoch effizienten Solarzellen.
