Langzeittests für Solarmodule aus neuen Materialien
Silizium-Solarmodule sind stabil und halten Wind und Wetter über Jahrzehnte stand. Doch wie sieht es mit Solarzellen aus neuen Materialien aus, zum Beispiel aus Perowskit-Halbleitern? Müssen sie rascher ersetzt werden? Das findet ein Team am Helmholtz-Zentrum Berlin - HZB mit einer einzigartigen Mess-Station heraus.
Kleine Perowskit-Solarzellen im Labormaßstab erreichen unter Standardtestbedingungen mittlerweile einen Wirkungsgrad von bis zu 26,95 %. Sie sind einfach herzustellen und preisgünstig. Erste Solarzellen auf Perowskit-Basis sind bereits auf dem Markt. Umso wichtiger ist es, das langfristige Verhalten solcher Perowskit-Solarzellen im Außeneinsatz zu verstehen, damit sich Energieerträge und Lebensdauer noch besser vorhersagen lassen.
Am HZB hat Dr. Carolin Ulbrich mit ihrem Team eine große Teststation im Freien eingerichtet: Auf dem Dach eines Forschungsgebäudes in Berlin-Adlershof stehen Gestelle, die mit Solarzellen und Messtechnik bestückt sind. Sie sind das ganze Jahr über Wind und Wetter ausgesetzt. Nun konnte das Team erstmals Messdaten aus den vergangenen vier Jahren auswerten, die bislang längste Messreihe zu Perowskit-Solarzellen. Die Zellen, die in Glas verkapselt sind, wurden am HZB im Team von Prof. Eva Unger hergestellt.
Die Ergebnisse sind ermutigend: In den ersten beiden Sommern blieb die Spitzenleistung nahezu gleich, zwischen dem ersten und vierten Sommer ging die Effizienz absolut nur um etwa 2 % zurück. Allerdings sank die Effizienz in den Wintermonaten um circa 30 %.
Das Team fand dafür mehrere Ursachen. So verändert sich in höheren Breitengraden (also am Standort Berlin) die Spektralverteilung des Sonnenlichts mit mehr „blauen“ Anteilen im Sommer und mehr „roten“ Anteilen im Winter. Perowskit-Solarzellen können jedoch vor allem die blauen Anteile des Lichts in elektrische Energie umwandeln. In Standorten, die näher am Äquator liegen, sind diese Spektralverschiebungen geringer ausgeprägt, so dass dort Perowskit-Solarzellen vermutlich im Jahresverlauf einen konstanteren Ertrag bringen können.
