Meilenstein der Energiewende: Laborwirkungsgrad von Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen überschreitet 35 %

Berlin/Beijing - Die globale Photovoltaik-Industrie hat einen historischen Durchbruch erzielt! Das deutsch-chinesische Forschungsteam gab heute bekannt, dass die Wirkungsgradkonversion von Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen unter Laborbedingungen 35 % erreicht hat, um 2,5 Prozentpunkte höher als der Weltrekord von 2023, und nähert sich dem theoretischen Limit von 43 % dieser Technologie. Diese Errungenschaft wurde vom Journal Nature Energy als "Wendepunkt für die Photovoltaik-Industrie vom Fortschritt zur Revolution" bewertet.

Technologischer Durchbruch: das "schichtweise Extrahieren" von Sonnenlicht

Traditionelle Siliziumzellen können aufgrund ihrer Materialeigenschaften nur einen Teil des Solarspektrums aufnehmen, und die vom deutsch-chinesischen Team entwickelte „Spektralskalpell“-Technologie hat dieses Problem gelöst:

Oberes Perowskit: Das neue Blei-Zinn-Mischperowskit-Material (CsPb₀.₅Sn₀.₅I₃) spezialisiert sich auf sichtbares Licht, und die Absorptionsgrenze erstreckt sich bis 950nm.

Unterer Siliziumzelle: Die modifizierte heterojunktion (HJT)-Siliziumzelle erfasst genaue 1100-1300nm-Infrarotlicht und wandelt Abwärme in Elektrizität um.

Nanomäßige "Lichtfalle": Die bionische Motzaugen-Texturstruktur reduziert die Lichtreflektivität auf weniger als 1 % und erhöht die Lichtaufnahmerate um 20 % im Vergleich zu konventionellen Zellen.

"Dies ist äquivalent dazu, jedem Sonnenstrahl eine 'Aufgabenteilung' zu geben.« Der Projektleiter und Hauptwissenschaftler, Professor Li Weiran von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, sagte: »Photonen unterschiedlicher Bandbreiten haben ihre eigenen Aufgaben, und die Stromerzeugung nimmt natürlich exponentiell zu.«

Kommerzielle Umsetzung: „Blitzkrieg“ vom Labor aufs Dach

Obwohl die Laborergebnisse noch Zeit benötigen, um umgewandelt zu werden, hat die Industrie den Sprintmodus gestartet:

Die weltweit erste 100MW-Perowskit-Silizium-Stapelmodul-Produktionslinie der GCL-Gruppe wurde in Betrieb genommen, mit einer Serienproduktionseffizienz von 28 % und einem Auftrag im Wert von 1 Milliarde Dollar aus der NEOM-Zukunftsstadt in Saudi-Arabien.

Tesla gab bekannt, dass die neue Version des Solar-Daches V4 stapelzellige Zellen verwenden wird, mit einer um 45 % höheren Stromerzeugung pro Fläche, um die ständigen Strombedürfnisse einer Familie zu decken.

Die EU hat dringend das Solar-Dach-Gesetz überarbeitet und verlangt von den Mitgliedsländern, den Kauf von laminierten Modulen für öffentliche Gebäude zu priorisieren. Chinesische Zoll-Daten zeigten, dass die Photovoltaik-Exporte nach Europa im Jahr-zu-Jahr-Vergleich um 320 % gestiegen sind.

Mark Schneider, Analyst für erneuerbare Energien bei Deutsche Bank, prognostizierte: "Der globale Markt für laminiertere Batterien wird 2028 über 100 Milliarden US-Dollar liegen, während traditionelle Einzelkristall-Silizium-Batterien möglicherweise auf den Niedrigpreissektor beschränkt bleiben werden."

Versteckte Bedenken und Herausforderungen: ruhiges Denken unter dem Effizienz-Karneval

Hinter dem Karneval bleibt die Branche weiter wachsam bezüglich zweier Hauptprobleme:

Streit um Quecksilberausfluss: Jeder Quadratmeter des Moduls enthält etwa 18 Gramm Blei. Obwohl die Auswaschrate durch eine Zirkoniumphosphatküvertur auf 0,05 mg/L begrenzt wird, fordern Umweltorganisationen immer noch die Einführung zwingender Recyclingstandards.

Lebensdauer: Der jährliche Effizienzabbau von Labormustern bei 85℃/85 % Luftfeuchtigkeit beträgt ungefähr 7 %, was immer noch weit entfernt ist von den kommerziellen Anforderungen für 25 Jahre. „So kann ein Sportwagen nicht nur auf der Rennstrecke fahren, sondern muss auch dem Test schlammiger Wege standhalten.“ Der CEO von Oxford Photovoltaics, Frank Eichenberg, spricht offen.