Photovoltaik vor Effizienzsprung: Perowskit-Tandemtechnologie hebt Wirkungsgradgrenze von 29 auf 43 Prozent

© Fraunhofer ISE / Jacob ForsterFreiburg/Brandenburg – Die Photovoltaik steht vor der nächsten technologischen Entwicklungsstufe. Oxford PV und das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE haben Perowskit-Silizium-Tandemzellen von Oxford PV mit einer vom Fraunhofer ISE entwickelten Modultechnologie kombiniert. Die Entwicklung verbindet zwei europäische Hightech-Ansätze zur Steigerung der Effizienz in der Photovoltaik.

Die neuen Module erreichen nach Angaben der Partner einen Wirkungsgrad von 25,6 Prozent auf Modulebene und sollen erstmals auf der Messe The Smarter E/Intersolar 2026 in München vorgestellt werden.

Solarzelle: Perowskit-Silizium-Tandemzellen erweitern Effizienzpotenzial der Photovoltaik
Perowskit-Silizium-Tandemzellen gelten als Schlüsseltechnologie für höhere Wirkungsgrade in der Photovoltaik. Dabei wird eine wenige hundert Nanometer dünne Perowskit-Schicht auf eine herkömmliche Silizium-Solarzelle aufgebracht. Beide Zellschichten nutzen unterschiedliche Bereiche des Sonnenlichtspektrums und können dadurch mehr Energie in Strom umwandeln.

Durch die Kombination von Perowskit- und Silizium-Zellen kann das theoretische Wirkungsgradlimit nach Angaben des Fraunhofer ISE von klassischen Silizium-Solarzellen mit 29,4 Prozent auf 43,3 Prozent bei Tandemzellen steigen. Die Perowskit-Silizium-Solarzellen von Oxford PV werden in einer Pilotproduktion in Brandenburg an der Havel gefertigt. Die Perowskit-Schicht wird dabei mittels Dünnschichtverfahren direkt auf eine Silizium-Heterojunction-Zelle aufgebracht.

Solarmodul: Matrix-Schindel-Technologie bringt Tandemzellen ins Modul
Für die neuen Photovoltaik-Module wurden die Perowskit-Silizium-Tandemzellen von Oxford PV mit der vom Fraunhofer ISE entwickelten Matrix-Schindel-Technologie verschaltet. Dabei werden die Solarzellen in Streifen geschnitten, überlappend und versetzt in einer Matrix-Struktur angeordnet und mit elektrisch leitfähigen Klebstoffen verbunden.

Entstanden sind zwei Modulvarianten: ein 491-Watt-Aufdach-Modul mit einer Fläche von 1,92 Quadratmetern sowie ein bifaziales 546-Watt-Modul für Freiflächenanlagen mit einer Fläche von 2,13 Quadratmetern. Beide Module erreichen nach Angaben der Partner einen Wirkungsgrad von 25,6 Prozent über die gesamte Modulfläche.

„Wir freuen uns sehr, in diesem PV-Modul zwei Hightech-Ansätze aus Europa miteinander kombinieren zu können“, sagte Prof. Dr. Stefan Glunz, Bereichsleiter Photovoltaik am Fraunhofer ISE.

Geringere Verluste durch reduzierte Stromdichte und Verzicht auf Kupferverbinder
Die Kombination aus Tandemtechnologie und Schindel-Verschaltung nutzt die besonderen elektrischen Eigenschaften der Perowskit-Silizium-Zellen. Durch die höhere Spannung und die geringere Stromdichte können elektrische Verluste im Modul reduziert werden.

„Unsere Tandem-Technologie und die Schindel-Verschaltung passen technologisch gut zusammen: Durch die geringeren Stromdichten der Perowskit-Silizium-Solarzellen kann man sie in breitere Streifen schneiden, was die Produktivität erhöht“, sagte Ed Crossland, Chief Technology Officer bei Oxford PV.

Die Matrix-Schindel-Technologie verbindet die Zellstreifen vollständig bleifrei mit elektrisch leitfähigen Klebstoffen. Die überlappende und versetzte Anordnung ermöglicht eine homogene Nutzung der Modulfläche. Zudem soll die Technologie Vorteile bei Teilverschattung bieten, da der Strom durch die Matrix-Struktur um verschattete Bereiche herumgeführt werden kann.

„Gleichzeitig ist die Klebeverschaltung der Matrix-Schindel-Technologie ein Niedertemperaturverfahren und benötigt keine Kupferverbinder“, ergänzte Crossland.

Forschungsprojekt „HoTSun“ unterstützt Entwicklung Richtung Kommerzialisierung
Die Entwicklung der neuen Module erfolgte im Rahmen des Forschungsprojekts „HoTSun“, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) gefördert wurde. Oxford PV zählt zu den Pionieren der Perowskit-Silizium-Tandemtechnologie und hat die Technologie nach eigenen Angaben als erstes Unternehmen in die Fertigung überführt.

Die neuen Module werden erstmals auf der Messe The Smarter E/Intersolar 2026 in München gezeigt. Eine Variante als Aufdach-Modul ist am Stand des Fraunhofer ISE zu sehen, ein bifaziales Modul für Freiflächenanlagen wird am Stand von Oxford PV präsentiert.