Stuttgart, 25.09.2026. Auf dem Dach des Instituts für Photovoltaik der Universität Stuttgart stehen vermutlich die ersten Perowskit-Module, die Strom in das deutsche Netz einspeisen. Von oben sieht die Sache unspektakulär aus: Module, Kabel, Technik. Darunter steckt aber ein ziemlich großer Schritt für die Solarbranche.

Ende September 2026 haben Solarzellen in Deutschland bereits mehr Strom erzeugt als im gesamten Jahr 2025. Gleichzeitig tüfteln Forschende in Baden-Württemberg an Solarmodulen, die aus derselben Fläche deutlich mehr herausholen sollen. Der Trick liegt in einer zusätzlichen Schicht.

Zwei Schichten, zwei Bereiche des Sonnenlichts

Bei einer Tandem-Solarzelle sitzt die Siliziumschicht unten, darüber liegt eine Perowskitschicht. Beide Materialien wandeln unterschiedliche Teile des Sonnenlichts in Strom um. Perowskite sind dünne Materialschichten, die Licht nutzen können, das herkömmliche Siliziumzellen nur unzureichend erfassen.

Herkömmliche Silizium-Solarzellen erreichen in der Praxis etwa 25 Prozent Wirkungsgrad. Tandem-Solarzellen schaffen im Labor bereits 35,5 Prozent; langfristig wird ein Wirkungsgrad von etwa 40 Prozent angestrebt. Das klingt nach ein paar Prozentpunkten, ist für die Stromausbeute aber keineswegs Kleinkram.

Die heute verwendete Perowskit-Variante wurde an der Universität Stuttgart entwickelt. Perowskite müssen dabei nicht zwingend auf Silizium liegen: Sie können auch als einzelne flexible und leichte Schicht eingesetzt werden. Damit werden gebogene Flächen interessant – Gebäudefassaden, Fahrzeuge und Lastkraftwagen etwa.

Hier könnte Ihr Advertorial stehen
Ein Advertorial bietet Unternehmen die Möglichkeit, ihre Botschaft direkt im redaktionellen Umfeld zu platzieren

Vom Labor auf die Produktionslinie

Das Unternehmen Oxford PV produziert in einer ehemaligen Bosch-Halle in Brandenburg erste Tandem-Module, die mit heutigen Silizium-Modulen mithalten können. Für die ersten Produkte gibt Oxford PV etwa zehn Jahre Haltbarkeit an. Ab 2027 wird ein Wirkungsgrad von rund 27 Prozent angestrebt. Verbesserte Verkapselungen sollen verhindern, dass eingeschlossene Wassermoleküle die Solarzellen vorzeitig altern lassen. Die Haltbarkeit bleibt also der Knackpunkt.

Am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg wird untersucht, wie Tandem-Solarzellen in Serie hergestellt werden können. Viele Maschinenhersteller für Dünnschicht-Fertigungsverfahren sitzen in Baden-Württemberg. Oxford PV plant, ab 2027 in Deutschland größere Mengen zu produzieren. China investiert ebenfalls stark in die neue Technik.

So schnell ging das Ganze nicht immer. 2009 wurde in Japan erstmals eine Perowskit-Solarzelle im Labor hergestellt. Vor etwa zehn Jahren stieg der Wirkungsgrad deutlich genug, damit praktische Anwendungen realistisch erschienen. Heute geht es nicht mehr nur darum, ob die Zellen funktionieren, sondern auch darum, sie zuverlässig, bezahlbar und in großen Stückzahlen herzustellen.

Viele offene Fragen – und eine lange Forschungsliste

Wie anspruchsvoll der Weg zur Serienproduktion ist, zeigt ein Auszug aus der Publikationsplattform Fraunhofer-Publica. 2024 erschien dort “Spectrometric Characterization for Triple-Junction Solar Cells” von Aulich et al. als Zeitschriftenaufsatz.

Für 2023 listet die Plattform unter anderem “Insights into perovskite film formation using the hybrid evaporation/spin-coating route: An in situ XRD study” von Er-Raji et al., “Resource-efficient generation of large-area micro and nanostructures” von Bläsi et al. sowie “Upscaling of Perovskite-Silicon Tandem Solar Cells” von Schultz-Wittmann et al. auf – jeweils als Zeitschriftenaufsatz.

Ebenfalls 2023 erschienen “Translation of Outdoor Tandem PV Module I-V Measurements to a STC Power Rating” von Steiner und Siefer, “Mask and plate: a scalable front metallization with low-cost potential for III-V-based tandem solar cells enabling 31.6 % conversion efficiency” von Schube et al., “Spectrometric Characterization of Monolithic Perovskite/Silicon Tandem Solar Cells” von Bett et al. und “Monolithic Two-Terminal Perovskite/Perovskite/Silicon Triple-Junction Solar Cells with Open Circuit Voltage > 2.8 V” von Heydarian et al.

Hinzu kommen der Konferenzbeitrag “LED Solar Simulators – A Spectral Adjustment Procedure for Tandem Solar Cells” von Chojniak et al. und der Vortrag “Photovoltaics on Earth vs. Space” von Lackner et al. Mit Oberflächen und Licht beschäftigen sich “Roller Nanoimprinted Honeycomb Texture as an Efficient Antireflective Coating for Perovskite Solar Cells” von Krajewski et al., “Tuning Crystallization for Highly Efficient Perovskite Silicon Tandem Solar Cells” von Mahmoud et al. sowie “Structuring of perovskite-silicon tandem solar cells for reduced reflectance and thermalization losses” von Callies et al.

Auch Messung und Stromfluss tauchen immer wieder auf: “Spectrometric Determination of Current Matching in Perovskite/Silicon Tandem Solar Cells” von Bett et al. war 2023 ein Konferenzbeitrag. “Understanding Contact Nonuniformities at Interfaces in Perovskite Silicon Tandem Solar Cells Using Luminescence Imaging, Lock-In Thermography, and 2D/3D Simulations” von Fischer et al. und “Maximizing Current Density in Monolithic Perovskite Silicon Tandem Solar Cells” von Heydarian et al. wurden als Zeitschriftenaufsätze veröffentlicht. Dazu kamen die Vorträge “PV at Multi-Terawatt Scale: Waiting is not an Option” von Philipps und “Tuning Crystallization for Highly Efficient Perovskite Silicon Tandem Solar Cells” von Mahmoud et al.

Die Liste reicht weiter zurück. 2022 finden sich “Tuning Perovskite Crystallization in the Hybrid Route” von Mahmoud et al. als Vortrag und “Nanopatterning of Perovskite Thin Films for Enhanced and Directional Light Emission” von Muscarella et al. als Zeitschriftenaufsatz. Ebenfalls als Zeitschriftenaufsätze erschienen “Plated Copper Electrodes for Two-Terminal Perovskite/Silicon Tandem Solar Cells” von Hatt et al., “Combining drift-diffusion and equivalent-circuit models for efficient 3D tandem solar cell simulations” von Fell et al., “The annual-hydrogen-yield-climatic-response ratio: evaluating the real-life performance of integrated solar water splitting devices” von Köhlbach et al. und “Light trapping gratings for solar cells: An analytical period optimization approach” von Bläsi et al.

Als Vorträge sind für 2022 “Impact of lateral effects on large scale perovskite/silicon tandem solar cell performance” von Reichmuth, “A novel recycling method for encapsulated perovskite mesoscopic photovoltaic devices with minimal performance loss” von Bogachuk et al., “Monolithic 2-Terminal Perovskite Silicon Tandem Solar Cells” von Schulze et al., “Stable, cost-effective, sustainable and recyclable perovskite photovoltaics using carbon-based electrodes” von Bogachuk et al., “How to make perovskite photovoltaic devices stable under reverse bias” von Bogachuk et al. und “Calibration of metastable tandem solar cells” von Hohl-Ebinger et al. verzeichnet.

Die Plattform führt außerdem den Konferenzbeitrag “Hyperuniform Disordered Structures for Light Trapping in Silicon Based Tandem Solar Cells” von Höhn et al., den Konferenzbeitrag “TCO and Grid Electrodes for Perovskite-Silicon Tandem Solar Cells: Basic Considerations and Upscaling Aspects” von Messmer et al. sowie den Vortrag “Light Trapping Gratings for Solar Cells: An Analytical Approach to Find the Best Periods” von Bläsi et al. auf.

Dazu kommen