Aus ingenieur- und systemtechnischer Perspektive analysiert dieser Beitrag die tatsächliche Rolle der Perowskit-Solartechnologie im Photovoltaikmarkt. Er erläutert, warum die Effizienz von Perowskit-PV unter Laborbedingungen so schnell gestiegen ist und welche zentralen Hürden ihrer Anwendung in realen PV-Systemen entgegenstehen. Vor dem Hintergrund der Branchenentwicklung bis 2026 bleiben ausgereifte siliziumbasierte Photovoltaiktechnologien derzeit die praktikablere Wahl für Projekte, während Perowskit eher als mittel- bis langfristige Forschungsrichtung zu betrachten ist.
Inhalt
- Was ist Perowskit im Kontext der Photovoltaik?
- Warum steigt die Effizienz von Perowskit-Solarzellen so schnell?
- Warum ist Perowskit in realen Photovoltaiksystemen kaum zu finden?
- Worauf sollten Unternehmen bis 2026 ihren Fokus legen?
1. Was ist Perowskit im Kontext der Photovoltaik?
In der Photovoltaikbranche bezeichnet Perowskit keine einzelne konkrete Substanz, sondern eine Materialklasse mit einer spezifischen Kristallstruktur.
Der Begriff „Perowskit“ geht auf das natürliche Mineral Perowskit (z. B. CaTiO₃) mit einer ABX₃-Kristallstruktur zurück. Künstliche Perowskitmaterialien in der Photovoltaik basieren auf diesem Strukturprinzip und haben vor allem aufgrund ihrer starken Lichtabsorptionsfähigkeit Aufmerksamkeit erlangt.
In den vergangenen zehn Jahren haben Perowskitmaterialien unter Laborbedingungen vergleichsweise hohe Wirkungsgrade bei der photovoltaischen Umwandlung erreicht. Im Vergleich zu konventionellen Siliziummaterialien bieten sie eine größere Flexibilität bei Bauelementdesign und Herstellungsprozessen, was die technologische Iteration in der Forschungsphase beschleunigt hat.
Im aktuellen Branchenkontext wird Perowskit jedoch weiterhin überwiegend als forschungsorientiertes Materialsysteem betrachtet. Die Diskussion konzentriert sich vor allem auf Materialeigenschaften und Laborergebnisse, nicht auf eine bereits langzeitgetestete, technisch validierte Lösung für den direkten Einsatz in realen Photovoltaiksystemen.
2. Warum steigt der Wirkungsgrad von Perowskit-Solarzellen so schnell?
Der schnelle Anstieg des Wirkungsgrads von Perowskit-Solarzellen ist vor allem auf ihre hohe Lichtabsorption und vergleichsweise geringen Energieverluste unter Laborbedingungen zurückzuführen. Diese Vorteile sind jedoch stark von idealen, kontrollierten Testumgebungen abhängig.
Als Perowskitmaterialien 2009 erstmals zur Solarstromerzeugung eingesetzt wurden, lag der Umwandlungswirkungsgrad bei lediglich 3,8 %. In den darauffolgenden mehr als zehn Jahren führten kontinuierliche Optimierungen der Materialsysteme und Zellarchitekturen dazu, dass die im Labor erzielten Wirkungsgrade auf über 25 % anstiegen.
In jüngerer Zeit haben Untersuchungen zu Perowskit-Silizium-Tandemstrukturen unter kontrollierten Testbedingungen bereits Wirkungsgrade von nahezu 30 % erreicht.
Ein derart schneller Effizienzsprung ist in der Entwicklung von Photovoltaiktechnologien ungewöhnlich und erklärt, warum Perowskit seit Langem als besonders vielversprechender Forschungsansatz gilt.
Die Abbildung zeigt zwei zentrale Strukturpfade der Perowskit-Solartechnologie:
- links eine vollständig perowskitbasierte Dünnschichtzelle, die vor allem für Laboruntersuchungen zur Effizienzoptimierung genutzt wird;
- rechts eine Perowskit-Silizium-Tandemstruktur, die dem aktuell von der Industrie verfolgten Entwicklungsansatz näherkommt.
Unter Laborbedingungen lassen sich mit Perowskitzellen besonders hohe Wirkungsgrade erzielen, was im Wesentlichen auf mehrere technische Faktoren zurückzuführen ist:
- Hohe Lichtabsorptionsfähigkeit: Perowskitmaterialien können einen Großteil des einfallenden Lichts bereits in sehr dünnen Schichten absorbieren, was unter experimentellen Bedingungen eine schnelle Steigerung des Wirkungsgrads ermöglicht.
- Hohe Flexibilität von Zellstruktur und Materialsystemen: In der Forschungsphase sind Aufbau und Parameterkombinationen von Perowskitzellen sehr variabel, wodurch Effizienzverbesserungen rasch iteriert werden können.
- Gute Eignung für Tandemkonzepte mit Silizium: Perowskit wird häufig mit Siliziumzellen zu Tandemstrukturen kombiniert, um unter Laborbedingungen die Effizienzgrenzen einzelner Materialsysteme zu überschreiten.
Dabei ist zu beachten, dass diese Vorteile überwiegend für Labor- oder stark kontrollierte Testumgebungen gelten. Sie lassen sich nicht direkt auf die komplexen Betriebsbedingungen realer Photovoltaiksysteme im Langzeiteinsatz übertragen.
3. Warum ist Perowskit in realen Photovoltaiksystemen kaum zu finden?
Obwohl Perowskit unter Laborbedingungen beeindruckende Wirkungsgrade erzielt, stößt seine Anwendung in realen Photovoltaiksystemen weiterhin auf mehrere praktische Hürden.
Bildquelle: Wikimedia Commons
Derzeit ist die Perowskit-Technologie noch nicht für eine breite kommerzielle Skalierung geeignet. Die Gründe liegen vor allem in folgenden systemischen Einschränkungen:
- Langzeitstabilität ist noch nicht auf ingenieurtechnischem Niveau validiert: Reale PV-Systeme sind in der Regel auf eine stabile Betriebsdauer von 20–25 Jahren ausgelegt. Unter komplexen Bedingungen wie hohen Temperaturen, Wärme- und Feuchtebelastung, UV-Strahlung sowie täglichen Temperaturzyklen zeigen Perowskitmaterialien weiterhin deutliche Degradationsrisiken. Die verfügbaren Daten stammen überwiegend aus Kurzzeit- oder kontrollierten Tests und reichen für diese zeitlichen Anforderungen nicht aus.
- Bauteilkonsistenz und großskalige Reproduzierbarkeit sind noch unzureichend belegt: Während im Labor hohe Wirkungsgrade erreicht werden können, fehlen belastbare Daten zur stabilen Übertragbarkeit dieser Leistungen auf großflächige Module und die Serienfertigung. Dies wirkt sich direkt auf Qualitätskontrolle und die Bewertung langfristiger Betriebsrisiken aus.
- Zertifizierungs-, Versicherungs- und Finanzierungsrahmen sind noch nicht etabliert: Der etablierte Photovoltaikmarkt verfügt über ausgereifte Standards und Risikobewertungssysteme für siliziumbasierte Module. Für Perowskit fehlt bislang eine allgemein anerkannte Langzeitvalidierung, was den Zugang zu Finanzierung und Versicherung erschwert.
- Systemzuverlässigkeit und Lebenszyklusleistung sind weiterhin unsicher: Bei kommerziellen PV-Projekten zählen nicht nur Anfangswirkungsgrade, sondern auch Degradationsverläufe über mehr als 20 Jahre, Wartungskosten und eine stabile Stromerzeugung. Solange diese Kennzahlen nicht ausreichend verifiziert sind, eignet sich Perowskit eher für Forschungs- oder Demonstrationsprojekte als für den regulären kommerziellen Einsatz.
4. Worauf sollten Unternehmen bis 2026 ihren Fokus legen?
In der praktischen Projektumsetzung bleiben ausgereifte siliziumbasierte Photovoltaiktechnologien derzeit die realistischere Wahl, während Perowskit eher als mittel- bis langfristige Forschungsrichtung zu betrachten ist.
Aus Projektsicht entscheidet sich die technologische Eignung einer PV-Lösung daran, ob sie über lange Betriebszeiträume eine stabile, planbare und finanzierbare Stromerzeugung liefern kann. Perowskit befindet sich aktuell noch überwiegend im Forschungs- und Demonstrationsstadium und hat die für einen regulären kommerziellen Einsatz erforderliche ingenieurtechnische Validierung noch nicht abgeschlossen.
Für Unternehmen ist es daher sinnvoller, zunächst auf siliziumbasierte Technologien mit etablierten Lieferketten und nachgewiesener Betriebserfahrung zu setzen und die Entwicklung von Perowskit-Technologien parallel weiter zu beobachten.
Bislang existiert kein klar definierter politischer oder förderseitiger Rahmen, der eine skalierbare Markteinführung von Perowskit-Modulen unterstützt. Solange es an belastbaren Langzeitbetriebsdaten, einem allgemein anerkannten Verständnis der Degradationsverläufe und ausgereiften Risikobewertungsmodellen fehlt, lassen sich Kostenannahmen oder LCOE-Berechnungen nicht auf stabile, reproduzierbare ingenieurtechnische Grundlagen stützen.
Stand 2026 gibt es keine belastbaren Hinweise darauf, dass Perowskit-Technologien kurzfristig ausgereifte siliziumbasierte Photovoltaiklösungen ersetzen werden. Eine realistische Einschätzung ist vielmehr, dass die Technologieauswahl in kommerziellen PV-Systemen weiterhin primär von langfristiger Zuverlässigkeit und kontrollierbaren Risiken bestimmt wird.
Maysun Solar ist ein auf den europäischen Markt spezialisierter Hersteller und Lieferant von Solarmodulen. Die Lösungen basieren auf bewährten, ingenieurtechnisch validierten Siliziumtechnologien wie IBC Technologie, TOPCon Technologie und HJT Technologie und helfen Projekten, Betriebsrisiken sowie technische und regulatorische Anforderungen frühzeitig zu kontrollieren.
Quellenverzeichnis
National Renewable Energy Laboratory. (2025). Best Research-Cell Efficiency Chart. U.S. Department of Energy. https://www.nrel.gov/pv/cell-efficiency.html
Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE. (2024). Photovoltaics Report. https://www.ise.fraunhofer.de/en/publications/studies/photovoltaics-report.html
Helmholtz-Zentrum Berlin. (2023). Perovskite–silicon tandem solar cell research. https://www.helmholtz-berlin.de
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