Tandem-Solarzellen, die Perowskit-Schichten mit Silizium kombinieren, erzeugen auf gleicher Fläche deutlich mehr Strom als die herkömmliche Siliziumtechnologie. Dabei wird eine Perowskit-Zelle auf eine Siliziumzelle aufgebracht. Diese Tandemtechnologie hat bei der solaren Umwandlungseffizienz Weltrekordwerte erreicht, der jetzt bei über 31 Prozent liegt. Auch bei Solarmodulen ist es zukünftig nötig, die Umweltauswirkungen über ihren gesamten Lebenszyklus zu betrachten.
Perowskit-Tandemzelle über 25 Jahre umweltfreundlicher
Diese Bewertung von Perowskit-auf-Silizium-Modulen stützte sich jedoch bisher stark auf Daten von Labor- und Testeinrichtungen und nicht von Herstellern. Nun haben Forschungsteams erstmals die Umweltleistung von industriell hergestellten Perowskit-Silizium-Modulen bewertet. „Wir haben festgestellt, dass Perowskit-auf-Silizium-Module über eine Lebensdauer von 25 Jahren umweltfreundlicher sind als herkömmliche Silizium-Heterojunction-Module“, sagt Bernd Stannowski vom Helmholtz-Zentrum Berlin, einer der Co-Autoren der Studie.
Dabei bewerteten sie eine Reihe von Kategorien, darunter Wasserverbrauch, Toxizität für Mensch und Gewässer, Metallverbrauch und Material- und Energieaufwand für den gesamten Lebenszyklus eines Moduls. So floss der gesamte Material- und Energieaufwand für die Waferproduktion, die Herstellung der Perowskit-Zelle und die Modulproduktion mit ein. Dabei stellte Oxford PV die Tandem-Solarmodule sowie Prozessdaten aus seiner Serienfertigung in Deutschland zur Verfügung.
Bis 18 Prozent weniger Belastung als ein Siliziummodul
Im Anschluss wurden die Umweltauswirkungen des Tandemmoduls gegen die während seiner Lebensdauer erzeugte Elektrizität abgewogen. „Wir fanden heraus, dass das Perowskit-auf-Silizium-Modul die Umwelt um sechs bis 18 Prozent weniger belastet als ein Silizium-Modul, wenn man die zusätzliche Energie berücksichtigt“, beschreibt Mitautor Martin Roffeis von der TU Berlin.
Das in der Studie verwendete Tandemmodul würde in 22 Jahren die gleiche Menge an Strom erzeugen wie das referenzierte Silizium-Heteroübergangsmodul in 25 Jahren. Der höhere Wirkungsgrad des Perowskit-Silizium-Tandemmoduls kompensiert also die Umweltbelastung, die durch das zusätzliche Perowskit-Material und die Prozesse entsteht, beschreiben die Forscher. (nhp)
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