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Ratgeber · Wissen

Zukunft der Photovoltaik: Tandemzellen und Agri-PV

Welche Technik den nächsten Sprung bringt, was davon schon marktreif ist und welche Versprechen Sie getrost ignorieren können.

Redaktion: René LindelaubStand 27. September 20263 Minuten LesezeitSo rechnen wir

Silizium nähert sich seiner physikalischen Grenze. Der nächste Sprung kommt deshalb nicht aus besseren Siliziumzellen, sondern aus einer zweiten Schicht darüber – und aus Anwendungen, die heute noch keine Fläche nutzen.

Wo die Grenze liegt

Rekordwirkungsgrade im LaborWirkungsgrad der besten Laborzellen: Perowskit-Silizium Tandem 34,2 Prozent, Silizium monokristallin 27,3 Prozent, Perowskit allein 26,7 Prozent, CIGS 23,6 Prozent, CdTe 22,6 Prozent, organisch 19,2 Prozent.34,2 %Perowskit-SiliziumTandem27,3 %Siliziummonokristallin26,7 %Perowskitallein23,6 %CIGS22,6 %CdTe19,2 %organisch
Rekordwirkungsgrade von Laborzellen. Die theoretische Grenze einer Silizium-Einfachzelle liegt bei rund 29 Prozent – erreicht sind 27,3. Viel Luft ist da nicht mehr.

Marktübliche Module liegen bei 20 bis 23 Prozent; zwischen Labor und Serie liegen traditionell vier bis sechs Prozentpunkte und etwa zehn Jahre. Die Zahl, die zählt, ist deshalb nicht der Rekord, sondern die Zeit bis zur Serie.

Tandemzellen: der reale nächste Schritt

Eine Perowskitschicht über der Siliziumzelle nutzt den kurzwelligen Teil des Lichts, den Silizium schlecht verwertet. Im Labor sind damit über 34 Prozent erreicht – das ist ein Drittel mehr als die beste Siliziumzelle allein. Erste Pilotfertigungen laufen.

  • Was dafür spricht: Die Schicht lässt sich auf bestehende Siliziumzellen aufbringen; die vorhandenen Fabriken bleiben nutzbar.
  • Was dagegen spricht: Perowskit ist empfindlich gegen Feuchtigkeit und UV. Die Haltbarkeit über 25 Jahre ist der ungelöste Punkt, nicht der Wirkungsgrad.
  • Zeithorizont: Erste Serienmodule werden ab Ende der 2020er Jahre erwartet. Für eine Kaufentscheidung heute ist das ohne Bedeutung.
Warum Warten nichts bringt

Ein Modul mit 30 statt 22 Prozent Wirkungsgrad bringt auf derselben Fläche gut ein Drittel mehr. Das klingt viel – kostet aber fünf Jahre Wartezeit, in denen eine heutige Anlage bereits ihren halben Anschaffungspreis erwirtschaftet hätte. Wer genug Dachfläche hat, gewinnt durch Warten nichts.

Anwendungen, die Fläche erschließen

AnsatzStandWofür
Agri-PVim Markt, gefördertModule über Ackerflächen und Obstkulturen – Ernte und Strom von derselben Fläche, mit Schutz vor Hagel und Verdunstung
Bifaziale ModuleStandard bei FreiflächenBeide Seiten erzeugen Strom; auf hellem Untergrund 5 bis 20 Prozent Mehrertrag
Fassaden-PVverfügbar, NischeSenkrechte Flächen liefern weniger, aber gleichmäßiger und im Winter besser
Schwimmende Anlagenim Markt, begrenztAuf Baggerseen und Speicherbecken; Kühlung bringt Mehrertrag, die Genehmigung ist die Hürde
Solardachziegelverfügbar, teuerOptisch unauffällig, dafür zwei- bis dreifacher Preis je Kilowatt peak
Organische und gedruckte ZellenForschungLeicht, biegsam, kurzlebig – für Flächen, die kein Standardmodul tragen
Der gemeinsame Nenner: Nicht der Wirkungsgrad ist die Engstelle, sondern die verfügbare Fläche und ihre Genehmigung.

Was sich am System ändert

  • Vom Erzeuger zum Marktteilnehmer. Mit dynamischen Tarifen und § 14a EnWG wird der Zeitpunkt der Erzeugung wichtiger als die Menge, siehe § 14a EnWG.
  • Negative Strompreise häufen sich in sonnigen Mittagsstunden – die Einspeisung wird dann nicht mehr vergütet, siehe negative Strompreise.
  • Das Auto wird zum Speicher. Bidirektionales Laden macht 40 bis 80 Kilowattstunden verfügbar, siehe bidirektionales Laden.
  • Die Wärme folgt dem Strom. Wärmepumpen verschieben den Verbrauch in den Winter und verändern die Auslegung, siehe Speicher und Wärmepumpe.

Versprechen, bei denen Vorsicht angebracht ist

  • „Doppelter Wirkungsgrad durch X“. Die physikalische Grenze einer Einfachzelle liegt bei rund 33 Prozent; alles darüber braucht mehrere Schichten.
  • Solarstraßen und Solarwege. Mehrfach gebaut, mehrfach gescheitert – falscher Winkel, Verschmutzung, Verschleiß.
  • „Strom auch nachts“. Thermoradiative Ansätze liefern Milliwatt, nicht Watt.
  • Module, die angeblich keine Wartung und keine Degradation kennen. Jede Zelle altert; seriöse Hersteller geben die Rate an.

Häufige Fragen

Soll ich auf Perowskit warten?

Nein. Serienreife Tandemmodule sind frühestens gegen Ende des Jahrzehnts zu erwarten, und die ersten Jahrgänge werden teuer sein. Die Rechnung steht im Kasten oben.

Werden Module weiter billiger?

Der Preisverfall hat sich deutlich verlangsamt; der Modulpreis ist ohnehin nur noch ein kleiner Teil der Anlagenkosten. Montage, Wechselrichter und Handwerk bestimmen den Preis.

Lohnt sich Agri-PV für einen Landwirt?

Zunehmend ja – gefördert und mit eigener Vergütungskategorie im EEG. Die Hürde ist die Genehmigung, nicht die Technik.

Was ist mit Recycling?

Geregelt über das Elektrogesetz, technisch machbar, wirtschaftlich noch dünn. Die Einzelheiten stehen unter Recycling.

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Quellen

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