Die Solarbranche steht an einem Wendepunkt: Silizium-Zellen nähern sich ihrem physikalischen Wirkungsgradlimit von 29,4 %, während Perowskit-Tandemzellen theoretisch Wirkungsgrade von über 30 % ermöglichen. Der Durchbruch in der Praxis bleibt jedoch aus, weil kommerzielle Perowskit- und Tandemmodule unter realen Witterungsbedingungen schnell degradieren. Die University of New South Wales (UNSW) in Sydney führt deshalb ein umfangreiches Feldtestprojekt durch, das sowohl technische als auch wirtschaftliche Fragen adressiert.
Hintergrund: Warum Perowskit-Tandemmodule?
Herkömmliche Solarmodule nutzen nur eine Siliziumschicht, die vor allem rotes und infrarotes Licht absorbiert. Tandemmodule kombinieren diese Siliziumschicht mit einer darüber liegenden Perowskit-Schicht, die energiereiches blaues und grünes Licht nutzt. Wie UNSW-Forscherin Dr. Jessica Yajie Jiang erklärt, teilen sich beide Schichten das Sonnenlicht auf und nutzen so das gesamte Spektrum besser aus; dadurch lässt sich der Gesamtwirkungsgrad deutlich steigern.
Das Siliziumlimit geht auf die Auger-Rekombination zurück; moderne Industriezellen erreichen bereits über 27 % (Green/Jiang 2026). Perowskit-Silizium-Tandems mit zwei Schichten und zwei Anschlüssen (2-Terminal) kommen theoretisch auf rund 43 %, den Labor-Weltrekord hält mit 35,5 % eine LONGi-Forschungszelle (ESTI-zertifiziert, Juli 2026). Die Lücke zwischen diesen Laborwerten und realen Modulen entsteht durch Fertigungstoleranzen, Rand- und Verpackungsschäden sowie fehlende Langzeitstabilität.
ARENA-Strategie „30-30-30“ und das Manly-Vale-Projekt
Die Australian Renewable Energy Agency (ARENA) hat im Rahmen ihrer Ultra-Low-Cost-Solar-Förderrunde ein Gesamtvolumen von 105,6 Millionen AUD bereitgestellt. Davon fließen 5,6 Millionen AUD in das UNSW-Feldtestprojekt, das Teil der übergeordneten Zielsetzung ist, bis 2030 einen Modulwirkungsgrad von 30 % bei Installationskosten von 30 Cent pro Watt und Stromgestehungskosten unter 20 AUD/MWh zu erreichen.
- Gesamtfördervolumen der ARENA-Runde: 105,6 Mio. AUD (Jahr 2026)
- Förderanteil für das UNSW-Projekt: 5,6 Mio. AUD
- Ziel-Modulwirkungsgrad bis 2030: 30 %
Das Manly-Vale-Feldtestfeld erstreckt sich über 25 × 25 Meter am UNSW Water Research Laboratory, rund 28 km nördlich des Sydney CBD. Dort werden bis zu 160 kommerzielle Perowskit- und Tandemmodule unter realen Bedingungen montiert, darunter Module von Trina Solar, MicroQuanta und der University of Surrey.
Das Gesamtbudget des Projekts beträgt 18 Mio. AUD; als weiterer Partner ist das australische Forschungsinstitut CSIRO beteiligt. Die Hersteller stellen ihre Module vertraulich bereit. Getestet werden sowohl Einzel-Junction-Perowskit-Module als auch verschiedene Tandem-Konzepte (integrierte Perowskit-Silizium-Schichten oder gestapelte Perowskit- und Silizium-Geräte).
T80-Benchmark: Messlatte für Haltbarkeit
Im Freilandversuch gilt die sogenannte T80-Schwelle als primärer Versagensindikator: Die Modulleistung ist dann auf unter 80 % der ursprünglichen Nennleistung gefallen. Für etablierte kristalline Siliziummodule garantieren die Hersteller üblicherweise 80 bis 85 % Restleistung nach 25 bis 30 Jahren, einzelne Anbieter wie Maxeon bis zu 40 Jahre (Degradationsrate < 0,5 %/Jahr). Eine quantitative Lebensdauerprognose liefert die Typprüfung nach IEC 61215 laut Norm dagegen nicht. Perowskit-Module müssen also nachweisen, dass sie diese Benchmark über vergleichbare Zeiträume erreichen.
Fällt ein Modul im Feldtest unter die T80-Schwelle, wird es aus dem Feld genommen und im Labor untersucht. Die Feldstudie soll die tatsächlichen Degradationsraten unter realen Witterungszyklen quantifizieren und mit beschleunigten ISOS-Labortests vergleichen.
Spezifische Degradationsmechanismen von Metallhalogenid-Perowskiten
Im Gegensatz zu Silizium zerfällt die Perowskit-Kristallstruktur unter Feuchtigkeit, UV-Strahlung, Sauerstoff und Betriebstemperaturen über 60 °C. Hinzu kommen Prozesse im Nanobereich wie Halogenid-Phasenseparierung und Ionenmigration. Im Freiland wirken außerdem thermomechanische Spannungen, die Delamination der Verkapselung sowie photo- und feuchtigkeitsinduzierte Grenzschichtkorrosion. Traditionelle IEC-Belastungstests für Silizium erfassen diese Effekte nicht ausreichend; nötig sind neuartige Verkapselungen und angepasste ISOS-Prüfprotokolle.
Feldtest-Design und bisherige Beobachtungen
Das Projekt wird bis 2031 laufen. Dr. Jiang und Prof. Martin Green überwachen die Module, die wechselnden Temperaturzyklen, salzhaltiger Luft, starkem UV-Licht und Stürmen ausgesetzt sind.
Schon die ersten Beobachtungen zeigen nach Angaben von Jiang, dass die Module sehr unterschiedlich arbeiten und auch auf unterschiedliche Weise ausfallen; gerade das mache das Projekt so interessant. Die entscheidende Frage sei, ob die Perowskit-Module die erwartete Lebensdauer erreichen.
Nach Abschluss der Outdoor-Beobachtungen werden die gleichen Umgebungsbedingungen im Labor reproduziert und die Materialien auf Nanoskala analysiert. So sollen Materialermüdung, chemische Zersetzung und weitere Ursachen des Leistungsabfalls identifiziert werden; die Ergebnisse sollen den Herstellern konkrete Verbesserungsvorschläge liefern.
Wirtschaftliche und regulatorische Rahmenbedingungen
Der Feldtest steht im Kontext zweier weiterer Risiken:
- Materialtoxizität, insbesondere Blei-Halogenide, die bei Beschädigungen in die Umwelt gelangen können.
- Geringe Korrelation zwischen Laborrekorden (kleine Zellen) und Verhalten von Großmodulen.
Gerade der Abstand zwischen Laborrekorden und Großmodulen zeigt, warum reine Labortests keine langfristige Leistungsgarantie für kommerzielle Tandemmodule bieten können.
Bedeutung für die Solarpark-Finanzierung
Solarparks benötigen verlässliche Lebensdauern von 20 bis 30 Jahren, um Fremdkapital zu sichern. Solange die Lebensdauer von Perowskit-Modulen unsicher ist und belastbare Felddaten fehlen, bleiben Investoren bei bewährten Technologien wie TOPCon- oder HJT-Silizium. Die T80-Schwelle liefert ein messbares Kriterium, das das Risiko von Großprojekten reduziert und die Bankability erhöht.
Häufig gestellte Fragen
Was bedeutet der Kennwert „T80“ bei der Haltbarkeitsprüfung?
T80 bezeichnet die Betriebsdauer, nach der die Leistung eines Solarmoduls auf 80 % seines Ausgangswerts gesunken ist. Weil sich der Wert direkt mit den Leistungsgarantien etablierter Siliziummodule vergleichen lässt, gilt T80 als zentrale Messlatte für die Marktreife von Perowskit-Modulen.
Warum genügt für Perowskite kein reiner Labortest?
Perowskite reagieren empfindlich auf die dynamische Überlagerung von wechselnder Feuchtigkeit, Temperaturzyklen, UV-Licht und mechanischer Belastung im Freiland. Solche kombinierten Alterungsprozesse lassen sich in statischen Laborprüfungen nur unzureichend simulieren.
Fazit
Das UNSW-Projekt in Manly Vale liefert Felddaten, die zwischen Laborrekorden und der realen Lebensdauer von Perowskit-Tandemmodulen bislang fehlen. Freilandmessung, Nachtests im Labor und Materialanalyse greifen dabei ineinander. Finanzierbar und wirtschaftlich konkurrenzfähig werden die Module erst, wenn sie die T80-Schwelle über ähnliche Zeiträume halten wie Siliziummodule; davon hängt auch ab, ob die „30-30-30“-Strategie der ARENA aufgeht.
