Trina Solar bricht mit Perowskit-Technologie den weltweiten Leistungsrekord für Solarzellen
Die Solarzellentechnologie machte einen weiteren großen Schritt nach vorne, als das chinesische Unternehmen Trina Solar offiziell den Weltrekord für den Wirkungsgrad von Solarzellenmodulen brach und einen Umwandlungswirkungsgrad von 29,2 % und eine beispiellose Spitzenleistung von bis zu 907 Watt erreichte. Dieser Erfolg übertraf den bisherigen Rekord von Qcells (Korea) und markierte einen wichtigen Schritt vorwärts im globalen Wettlauf um erneuerbare Energietechnologien.
Konfrontation zwischen Giganten
Im vergangenen Jahr stellte Qcells, eine Tochtergesellschaft des koreanischen Mischkonzerns Hanwha Corp, mit einem Wirkungsgrad von 28,6 % einen Effizienzrekord für großflächige Silizium-Solarzellen auf. Dies wurde durch die Kombination einer oberen lichtabsorbierenden Perowskitschicht mit einer darunter liegenden Siliziumschicht erreicht, um ein breiteres Spektrum des Sonnenlichts einzufangen. Im Vergleich zu Solarmodulen von Premiummarken, die normalerweise einen Wirkungsgrad von 21–23 % haben, verspricht diese Technologie, den Umfang von Solarmodulprojekten deutlich zu verkleinern und die Kosten zu senken.
Doch mit dem jüngsten Rekord von Trina Solar hat China die Spitzenposition in der weltweit leistungsstärksten Solarzellenproduktion zurückerobert. Trinas Rekord übertrifft nicht nur die Leistung, sondern beweist auch die kommerzielle Machbarkeit im industriellen Maßstab.
Bahnbrechende Technologie: Perowskit-auf-Silizium-Tandem
Trinas Solarzellen sind nicht gewöhnlich. Ihr Rekord wurde mithilfe eines Perowskit-auf-Silizium-Tandemdesigns erreicht, bei dem zwei verschiedene Solarzellenmaterialien übereinander gestapelt werden, um ein größeres Spektrum an Sonnenlicht einzufangen. Die Perowskitschicht absorbiert hochenergetische Wellenlängen, während die Siliziumschicht Licht einfängt, das ohne die Perowskitschicht passieren würde, sodass die Zelle mehr Sonnenenergie in Elektrizität umwandeln kann.
Das Unternehmen hat außerdem eine neue Verbindungsstruktur zwischen den beiden Schichten entwickelt, die den Energieverlust reduziert und den Stromfluss durch die Zelle verbessert, was dazu beiträgt, die Leistung auf Rekordniveau zu steigern. Ähnlich wie bei Qcells' vorherigem Rekord gelang Trina dieser Durchbruch auf 210-mm-Wafern nach Industriestandard statt auf kleinen Laborzellen.
| Ziel | Neuer Rekord (Trina Solar) | Alter Datensatz (Qcells) | Kommerzielle Solarzellen |
|---|---|---|---|
| Konvertierungseffizienz | 29,2 % | 28,6 % | 21–23 % |
| Spitzenleistung | 907 Watt | Noch nicht veröffentlicht | 300-400 Watt |
| Zellgröße | 210 mm (Industriestandard) | 210 mm (Industriestandard) | 156–166 mm |
Vom Labor bis zum Großunternehmen
Während einzelne Laborzellen auf mikroskopischer Ebene höhere Leistungen erbracht haben, sprechen wir nun von Anwendungen im kommerziellen Maßstab. Herkömmliche Siliziumpaneele stoßen an die Grenzen dessen, was die Technologie leisten kann. Perowskit-Silizium-Verbindungszellen bieten eine Lösung, indem sie einen größeren Lichtbereich einfangen und auf derselben Panelfläche mehr Strom erzeugen.
Trina Solar meldet Wirkungsgrade von 29,2 % bei Zellen voller Größe und 32,6 % bei Halbierungszellen, was zeigt, dass die Technologie in kommerziellen Größen hergestellt werden kann. Das resultierende Modul erzeugte eine Leistung von 907 Watt, ein deutlicher Anstieg gegenüber dem bisherigen Rekord des Unternehmens von 808 Watt und viel höher als die Kapazität herkömmlicher Solarmodule, die derzeit in der Praxis eingesetzt werden.
Perowskit-Materialien: Die Zukunft der Solarenergie
Perowskit ist eine Materialklasse mit einer charakteristischen diamantähnlichen Kristallstruktur. Perowskit-Solarzellen können ein breiteres Spektrum des Sonnenlichts umwandeln als herkömmliches Silizium. Tatsächlich kann Perowskit direkt auf herkömmliche Silizium-Solarzellen geschichtet werden, wobei diese „Verbindungszellen“ Lichtfarben absorbieren, die Silizium durchlässt, und den maximalen theoretischen Wirkungsgrad auf über 40 % steigern.
Darüber hinaus kann Perowskit im Gegensatz zu Silizium, dessen Herstellung eine energieaufwändige Hochtemperatur erfordert, bei Raumtemperatur zu Tinte verarbeitet und gedruckt werden, was die Produktionskosten erheblich senkt. Während kommerzielle Perowskit-Solarzellen erhältlich sind, sind sie derzeit für Standard-Dachinstallationen nicht weit verbreitet, hauptsächlich weil reine Perowskit-Zellen schnell zerfallen, wenn sie Außenfaktoren wie Feuchtigkeit, Hitze und UV-Licht ausgesetzt werden.
Der Wettlauf um die Kommerzialisierung
Einige Pionierunternehmen haben jedoch damit begonnen, sie in großem Maßstab zu produzieren und zu vertreiben. Dazu gehört die kalifornische Caelux-Technologie „Active Glass“, die es Fabriken ermöglicht, Hybrid-Tandem-Module direkt auf bestehenden Montagelinien zu bauen, ohne Siliziumzellen neu zu entwerfen oder komplizierte Upgrades durchzuführen. Unterdessen hat das britische Unternehmen Oxford PV damit begonnen, Module mit einem Wirkungsgrad von bis zu 24,5 % an Großkunden in den USA und Europa zu liefern.
Der Erfolg von Trina Solar treibt die Perowskit-Technologie weiter in den kommerziellen Bereich. Forscher veröffentlichen seit Jahren beeindruckende Leistungszahlen; Die Herausforderung besteht darin, sie auf Modulen zu reproduzieren, die groß genug für die Massenproduktion sind. Jetzt geht es darum, sie in großem Maßstab zu produzieren und sie jahrzehntelang im Freien zuverlässig funktionieren zu lassen.
Dieser Durchbruch ist nicht nur ein Fortschritt in der Leistung, sondern zeigt auch die kommerzielle Machbarkeit der Perowskit-Silizium-Technologie und eröffnet ein neues Kapitel im globalen Sektor der erneuerbaren Energien.