Das belgische Spin-off Noak, gegründet aus dem Forschungsnetzwerk von imec und der Universität Hasselt, hat mit einer Seed-Finanzierung von 5 Millionen Euro die industrielle Skalierung seiner Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen vorangetrieben. Das Ziel ist, die praktische Effizienzgrenze herkömmlicher kristalliner Siliziummodule (27-28 %) zu überschreiten und Wirkungsgrade von 30-35 % zu realisieren. Damit könnten nicht nur die Grenzen der Photovoltaik-Technologie neu definiert, sondern auch Europas Unabhängigkeit von kritischen Rohstoffen gestärkt werden.
Überwindung der theoretischen Siliziumgrenze und Wirkungsgradpotenzial
Standard-Siliziumzellen stoßen bei einer praktischen Effizienz von etwa 27-28 % (Schätzung 2026 für TOPCon- und HJT-Technologien) an ihre physikalischen Grenzen. Die Tandemarchitektur von Noak kombiniert ein hocheffizientes Perowskit-Oberschicht-Stack, das das blaue Lichtspektrum absorbiert, mit einer Silizium-Unterschicht, die den infraroten Bereich nutzt. Labortests zeigen ein potenzielles Wirkungsgradfenster von 30-35 % für diese Perowskit-Silizium-Tandems (2026). Durch die gezielte Nutzung komplementärer Absorptionsbereiche wird die bisherige Lücke zwischen realen Siliziumzellen und dem theoretischen Maximalwert geschlossen.
- Praktisches Effizienzlimit Standard-Siliziumzellen: 27-28 % (2026)
- Angestrebter Wirkungsgradbereich der Tandemzellen: 30-35 % (2026)
Rohstoffabhängigkeit und Recyclingvorteile
Ein zentrales Element von Noaks Innovation ist die 3D-gewebte Rückseitenkontakt-Folie. Diese Technologie eliminiert die traditionelle Front-Metallisierung, wodurch Abschattungsverluste reduziert und der Bedarf an teurem Silber drastisch gesenkt wird. Der globale Photovoltaik-Markt verbraucht derzeit etwa 12-15 % des weltweiten Silbers (2024). Durch die Verlagerung der elektrischen Kontakte auf die Modulrückseite können diese Metallanteile deutlich reduziert und das Recycling am Ende der Lebensdauer erleichtert werden.
- Weltweiter Silberbedarf der Solarindustrie: ca. 12-15 % (2024)
- Reduktion der Frontmetallisierung dank 3D-gewebter Folie
- Vereinfachtes Recycling und geringere kritische Rohstoffabhängigkeit
Technischer Überblick der 3D-gewebten Rückseitenkontakt-Folie
Die von Noak entwickelte 3D-gewebte Folie integriert die elektrischen Verbindungen auf der Rückseite des Moduls. Dies führt zu:
- Weniger Abschattungsverluste durch Wegfall der Vorderseitenmetallisierung
- Deutlicher Senkung des Silberverbrauchs
- Erhöhte Flexibilität beim Design von Sub-Cell-Arrays (Serien- und Parallelschaltung)
- Verbesserte Recyclingfähigkeit durch einheitliche Rückseitengestaltung
Validierung und Pilotstandort in Genk: Etablierung einer Serienfähigkeit
Noak testet die Technologie im EnergyVille-Komplex in Genk. Dort wird eine Pilotfertigung betrieben, die den Übergang von Labor- zu Industrieniveau beschleunigt. Die Outdoor-Tests erstrecken sich über fünf Jahre an mehr als zehn Standorten auf drei Kontinenten (Asien, Europa, Nordamerika) und haben die Beständigkeit der Zellen gegenüber intensiver Sonneneinstrahlung, starkem Regen, extremen Temperaturen und Sub-Zero-Bedingungen belegt. Diese umfangreiche Feld-Datenerhebung bildet das Fundament für die geplante Skalierung.
- Outdoor-Testdauer: 5 Jahre (2026)
- Teststandorte: >10, verteilt auf drei Kontinente
- Seed-Finanzierung: 5 Mio. € (2026)
Schrittweise Industrialisierung
Der Pilotbetrieb in Genk dient als Brücke zu etablierten Produktionslinien großer Hersteller wie LONGi oder Oxford PV. Durch Partnerschaften mit globalen Industrieakteuren will Noak die notwendige Gigafabrik-Infrastruktur sichern, die über reine Seed-Investitionen hinausgeht.
Herausforderungen und Gegenmaßnahmen
Obwohl die Labor-Effizienzen vielversprechend sind, bleiben offene Fragen zur Langzeitstabilität der Perowskit-Schicht unter realen Bedingungen. Feuchtigkeit und UV-Belastung können die Lebensdauer von 20-25 Jahren gefährden. Noak adressiert dieses Risiko durch langjährige Feldtests und plant, die Stabilität weiter zu verbessern, bevor kommerzielle Serienmodule auf den Markt kommen.
Ein weiteres Risiko liegt in der Skalierung ohne bereits etablierte Gigaproduktionskapazitäten. Das Seed-Funding deckt primär Pilot- und Testphasen. Für die Marktreife sind zusätzliche Partnerschaften mit erfahrenen Herstellern und weitere Investitionen erforderlich.
FAQ – Häufig gestellte Fragen
Wie unterscheidet sich Noaks Ansatz von anderen Tandemzell-Initiativen?
Noak kombiniert eine proprietäre Perowskit-Schicht mit einer 3D-gewebten Rückseitenkontakt-Folie. Diese Kombination reduziert Frontseitenverluste, senkt den Metallverbrauch und erhöht die Recyclingfähigkeit – ein klarer Unterschied zu klassischen Tandem-Konzepten, die oft weiterhin Frontmetallisierung benötigen.
Wie wird die Produktion validiert, bevor Serienmodule gebaut werden?
Die Validierung erfolgt auf den Forschungs- und Prototypenlinien von EnergyVille. dort werden die Tandemzellen unter realen Umweltbedingungen im Feld getestet, bevor sie in die Serienfertigung übergehen.
Fazit
Noaks Perowskit-Silizium-Tandemtechnologie stellt einen bedeutenden Schritt zur Überwindung der traditionellen Effizienzgrenze von Siliziumsolarzellen dar. Die Kombination aus hoher Labor-Wirkungsgradpotenzial (30-35 %), einer material-sparenden 3D-Rückseitenkontakt-Folie und einer nachgewiesenen Feld-Stabilität über fünf Jahre schafft ein starkes Fundament für die industrielle Skalierung. Die Seed-Finanzierung von 5 Millionen Euro und die Pilotproduktion in Genk verdeutlichen das wachsende Vertrauen in die Technologie, während gleichzeitig kritische Aspekte wie Langzeitstabilität und Skalierungsinfrastruktur adressiert werden. Sollte Noak diese Herausforderungen erfolgreich meistern, könnten europäische Unternehmen nicht nur ihre technologische Unabhängigkeit stärken, sondern auch die globale Solarindustrie nachhaltig in Richtung ressourcenschonender und hocheffizienter Lösungen führen.
