Nicht selten kommt es in der Welt der Wissenschaft zu einer Zusammenarbeit zwischen mehreren Universitäten und Forschern. Die neuartigen Solarzellen an der Universität of Surrey entstanden mit Unterstützung der University of Cambridge, der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, der Xidian-Universität sowie der Zhengzhou-Universität. Die hohe Leistung der doppelseitigen Solarmodule liegt dabei nicht nur in dem bifazialen Konzept begründet. Sowohl auf der Vorder- als auch Rückseite der Panels setzen die Forscher auf eine besondere Ergänzung im Aufbau der Perowskit-Solarzellen: der Verwendung von Nanoröhrchen.
Winzige Nanoröhrchen steigerten Leistung und senkten Preis
Innerhalb der neuen Solarzellen kommen besondere Kohlenstoff-Nanoröhrchen zum Einsatz, die einen winzigen Durchmesser von nur 2,2 Nanometern besitzen. Zum Vergleich: Ein einzelnes menschliches Haar besitzt bereits eine Dicke von rund 70.000 Nanometern. Trotz ihrer geringen Größe ermöglichen die Nanoröhrchen den Solarzellen eine elektrische Leistung von 36 Milliwatt pro Quadratzentimetern. Ein Quadratmeter dieser Solarzellen würde rund 10.000-mal so viel Strom erzeugen, also bis zu 360 Watt. Heutige Solarmodule erreichen hingegen eine Leistung von rund 200 Watt pro Quadratmeter. Bei einer 70 Prozent günstigeren Produktion liefern die Nanoröhren-Solarzellen also zugleich einen bis zu 80 Prozent höheren Ertrag als klassische Solarmodule.
Die in den Solarzellen eingesetzte Nanoröhrchen sind sehr transparent, sodass das Sonnenlicht die Zellen beinahe ungehindert passieren kann. Doppelseitige Solarmodule sind dabei kein neues Konzept. Schon heute finden sich bifaziale Solarmodule auf dem Markt, die auch diffuses Licht nutzen können, das von hinten auf die Module trifft. Einen doppelseitigen Ansatz, der sowohl fast transparent ausfällt als auch auf Nanoröhrchen setzt, gab es bisher jedoch nicht. Die hergestellten Solarzellen besitzen eine leicht rötliche Färbung, die sie optisch stark von jetzt üblichen Solarzellen unterscheidet. Durch die lichtdurchlässige Bauweise kann auch die Rückseite des Panels rund 97 Prozent der Energie liefern, die die Vorderseite aus dem Sonnenlicht gewinnt.
Bifaziale Solarmodule auf dem heutigen Markt erreichen Höchstwerte von 75 bis 95 Prozent der Stromproduktion ihrer Vorderseite. In der Praxis kann der Ertrag jedoch geringer ausfallen, da die meisten der Module aufgrund ihrer Montage nur das diffuse Licht oder reflektiertes Licht auf der Rückseite verwenden können. Transparente Solarzellen wie jene, die die University of Surrey gefertigt hat, wären davon nicht eingeschränkt. Bei ihnen gelänge das Licht, das auf die Vorderseite trifft, relativ ungehindert auch zur Rückseite der Solarpanels. Ganz egal, in welcher Konstruktion sie an einer Hausfassade oder auf einem Dach befestigt wären.
Günstige Solarzellen dank Material und Produktion
Die geringeren Kosten für die bifazialen Solarzellen kommen dabei nicht nur durch die günstigeren Materialien zustande. Auch die Produktion der Solarpanels lässt sich preiswerter umsetzen als bei vielen der heutigen Modelle. Auf dem Energiemarkt könnte die Solarzelle eine große Veränderung herbeiführen. Nicht nur, dass sie sich zu 70 Prozent günstiger herstellen lässt als klassische, einseitige Solarmodule. Der höhere Ertrag, den sie auf Vorder- und Rückseite verspricht, verwandelt sie zu einem der zurzeit leistungsfähigsten Perowskit-Solarzellen-Konzepte.
Wenn die Energiewende weltweit erfolgreich gelingen soll, benötigt man erschwingliche und leistungsstarke Technologien. Bis die Solarzelle jedoch so ausgereift ist, dass sie in Serienproduktion die Solarbranche erobert, dürfte weitere Zeit vergehen. Die Langlebigkeit der Solarzellen und ihre Eigenschaften müssen weiter erforscht werden, bevor sie sich für den Einsatz im privaten Haushalt eignen. Perowskit-Solarzellen kämpfen bisher häufig mit einer geringeren Lebensdauer als klassische Module auf Silizium-Basis. Experten gehen jedoch davon aus, dass Perowskit-Solarzellen innerhalb der nächsten zwei bis fünf Jahre die gewünschte Marktreife erreichen werden.
