Neue Technologie macht Solarzellen um 70 Prozent günstiger

Laufend versuchen Forscher*innen, Photovoltaikzellen effizienter und günstiger zu machen. Einem Forscher*innenteam aus Großbritannien und China ist dabei ein enormer Schritt gelungen. Ihre neue Solarzelle verspricht einen hohen Stromertrag bei nur einem Bruchteil der Kosten.

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Solarzelle erzeugt Strom auf beiden Seiten

Die Forscher*innen setzen dabei auf sogenannte bifaziale Solarzellen, die auf der Vorderseite und auf der Rückseite Strom erzeugen können. Damit können sie sowohl das direkt einfallende Licht als auch das von der Umgebung reflektierte Licht nutzen. So erreichen sie einen um bis zu 30 Prozent höheren Ertrag als einseitige Module und produzieren auch bei schlechten Lichtverhältnissen deutlich mehr Strom.

Module mit solchen Zellen gibt es bereits auf dem Markt, sie sind allerdings teurer als einseitige Alternativen. Das soll sich künftig ändern: Die von Dr. Jing Zhang entwickelten bifazialen Perowskit-Solarzellen sollen sogar um bis zu 70 Prozent günstiger sein als herkömmliche Solarzellen. Zudem sollen sie effizienter sein als bifaziale Solarmodule, die momentan auf dem Markt sind. 

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"Wir haben die wohl effizienteste, nicht gestapelte Solarzelle hergestellt, die es bisher gibt", sagt Institutsdirektor Ravi Silva in einer Aussendung. "Unsere Paneele kosten in der Herstellung 70 Prozent weniger als ein normales einseitiges Solarmodul. Dies könnte den Markt erheblich verändern."

Bifaziale Solarmodule unterscheiden sich normalerweise darin, wie viel Energie mit der Vorder- und Hinterseite erzeugt werden kann. Die Hinterseite ist dabei grundsätzlich schwächer und schafft bei gleicher Sonneneinstrahlung oft nur 75 Prozent der Vorderseite. Schuld daran sind Elektroden, die den produzierten Strom ableiten sollen. Diese werden meist an der Rückseite angebracht und reflektieren dort einen Teil der Sonneneinstrahlung.

Elektroden aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen

Zhang und sein Team setzen daher auf sogenannte einwandige Kohlenstoff-Nanoröhrchen. Diese Röhrchen haben einen Durchmesser von nur 2,2 Nanometer und sind damit etwas dünner als ein menschlicher DNA-Strang. Die Röhrchen sind zudem sehr stabil, leiten Strom und sind quasi völlig transparent - ideale Voraussetzungen, um in PV-Zellen eingesetzt zu werden.

Dank diesen Nanoröhrchen erreicht die Rückseite der Zelle 98 Prozent der Effizienz der Vorderseite. Die Paneele könnten dadurch eine elektrische Leistung von 36 Milliwatt pro Quadratzentimeter erzeugen. Das entspricht etwa 360 Watt pro Quadratmeter. Zum Vergleich: Aktuelle Solarmodule liefern etwa eine Leistung von etwa 200 Watt pro Quadratmeter.

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Außerdem sind die Materialkosten der Elektroden deutlich geringer als bei normalen Zellen, die als Elektrodenmaterial Indiumzinnoxid und Silber verwenden. Die Herstellungskosten sollen ebenfalls geringer ausfallen, da man keine aufwändigen Geräte und teuren Prozesse benötigt, um die Kohlenstoff-Nanoröhrchen mit der Solarzelle zu verbinden.

Wann Solarmodule bis dieser neuen Technologie serienreif sein könnten, haben die Forschenden nicht gesagt.