SOLARZELLEN JENSEITS DES SILIZIUM-LIMITS · AKTUALISIERT 29. SEPTEMBER 2026

Fraunhofer ISE / Michael Spiegelhalter

Wie Forscher und Hersteller die Perowskit-Tandemzelle haltbar machen

Oxford PV verkauft die Perowskit-Tandemzelle als Modul aus Brandenburg, LONGi meldet im Labor 35,5 Prozent Wirkungsgrad. Forschende der TU München haben entschlüsselt, warum Perowskit unter Temperaturwechseln altert.

VON MARTIN JENDRISCHIK · 9 Min. LESEN

Silizium hat eine physikalische Obergrenze. Das Fraunhofer ISE beziffert das theoretische Limit des Halbleiters auf 29,4 Prozent, die beste Silizium-Laborzelle liegt bereits bei 28,1 Prozent. Mehr Strom pro Quadratmeter holen Hersteller nur heraus, wenn sie eine zweite Absorberschicht über das Silizium legen. Bei der Perowskit-Tandemzelle besteht diese Schicht aus einem hauchdünnen Kristallfilm.

Hersteller scheiterten jahrelang an der Haltbarkeit dieses Films. Perowskit altert unter Hitze und Temperaturwechseln schneller als Silizium, und Käufer erwarten von einem Solarmodul Jahrzehnte Betrieb. 2026 haben Forschende in München den Alterungsmechanismus erklärt. Das Fraunhofer ISE hat ein Labor für den Weg in die Fabrik eröffnet. Oxford PV hat im September zehn Jahre Produktion in Brandenburg an der Havel gefeiert.

Was ist eine Perowskit-Solarzelle

Eine Perowskit-Solarzelle nutzt als Lichtabsorber einen Halbleiter mit Perowskit-Kristallstruktur, meist eine Verbindung aus Blei, Jod und Brom mit organischen Molekülen oder Cäsium. Hersteller drucken oder beschichten diesen Film in einer Stärke von meist unter zwei Mikrometern auf Glas, Folie oder eine Siliziumzelle.

Den Namen hat die Materialklasse von einem Mineral. Der deutsche Mineraloge Gustav Rose entdeckte 1839 im Ural Calciumtitanat und benannte es nach dem russischen Mineralogen Lew Perowski, wie die LMU München erläutert. Alle Perowskite folgen der Formel ABX₃. Forschende können die Plätze A, B und X mit anderen Atomen oder Molekülen besetzen, ohne die Grundarchitektur des Kristalls zu verlieren.

Eine Perowskit-Solarzelle kann allein arbeiten oder als Oberzelle einer Perowskit-Tandemzelle. Als Einzelzelle erreicht sie im Labor 28,0 Prozent und liegt damit fast gleichauf mit der besten Siliziumzelle. Im Tandem mit Silizium kommt sie auf über 35 Prozent. Beide Werte stammen aus dem Rekord-Chart „Best Research-Cell Efficiency“ des US-Forschungslabors NLR, das bis Ende 2025 NREL hieß.

Wie funktioniert eine Perowskit-Tandemzelle

Eine Perowskit-Tandemzelle stapelt zwei Absorber übereinander, die sich das Sonnenlicht aufteilen. Die Perowskit-Oberzelle wandelt das energiereiche, kurzwellige Licht um, die Siliziumzelle darunter verwertet das rote und infrarote Licht, das durch den Perowskit-Film hindurchgeht.

Eine einzelne Siliziumzelle nimmt zwar das ganze Spektrum auf, verliert aber bei blauem Licht den Energieüberschuss der Photonen als Wärme. Forschende setzen deshalb für die Oberzelle sogenannte Wide-Bandgap-Perowskite ein, deren größere Bandlücke genau diesen Überschuss in Spannung umsetzt. LONGi beziffert die theoretische Grenze einer Perowskit-Tandemzelle mit Silizium auf 43 Prozent, gegenüber 29,4 Prozent für Silizium allein.

Für Hersteller der Perowskit-Tandemzelle zählt ein zweiter Vorteil. Das Fraunhofer ISE setzt auf eine Hybrid-Route aus Vakuum- und nasschemischen Prozessen, bei der handelsübliche, texturierte Siliziumzellen die Basis bleiben. Hersteller müssen ihre Linien für Silizium-Grundzellen also ergänzen statt ersetzen. Oxford PV verwendet in Brandenburg Heterojunction-Zellen als Unterzelle und scheidet den Perowskit-Film direkt darauf ab.

Welchen Wirkungsgrad erreichen Perowskit-Solarzellen im Jahr 2026

Den höchsten Wert für eine Perowskit-Tandemzelle auf Siliziumbasis meldet LONGi mit 35,5 Prozent, zertifiziert von der Europäischen Solarprüfstelle ESTI im Juli 2026. Im Rekord-Chart des NLR steht mit Stand 17. Juli 2026 noch der Vorgängerwert von 35,2 Prozent, ebenfalls von LONGi.

Der chinesische Hersteller hat den Rekord in kleinen Schritten nach oben geschoben. Auf 33,9 Prozent im November 2023 folgten 34,6 Prozent im Juni 2024 und 35,2 Prozent im Mai 2026, so die Mitteilung von LONGi. Auf einer Zellfläche von 261 Quadratzentimetern, also im Industrieformat, erreicht LONGi 34,3 Prozent. Ende 2020 hatte Oxford PV mit 29,52 Prozent den Rekord gehalten, Ende 2022 das Helmholtz-Zentrum Berlin mit 32,5 Prozent.

Bei ganzen Modulen liegen die Werte niedriger, weil Verschaltung und Randflächen Leistung kosten. Trina Solar hat im Juni 2026 ein Modul aus Perowskit-Tandemzellen mit 907 Watt und 29,2 Prozent Wirkungsgrad vorgestellt, berichtet pv magazine. Den Wert hat der TÜV SÜD geprüft, das Modul basiert auf 210-Millimeter-Wafern. Das Serienmodul von Oxford PV kommt auf rund 25 Prozent.

Quellen: NLR Best Research-Cell Efficiency Chart (Revision 17. Juli 2026), LONGi, Fraunhofer ISE, pv magazine, pv Europe. Stand: September 2026.

Warum altern Perowskit-Solarzellen schneller als Silizium

Perowskit-Solarzellen altern, weil sich ihr Kristallgitter bei jedem Wechsel von Wärme und Kälte ausdehnt und zusammenzieht und dabei innere Spannungen aufbaut. In einer anfänglichen Einbrennphase, dem sogenannten Burn-in, verlieren die Zellen dadurch bis zu 60 Prozent ihrer relativen Leistungsfähigkeit.

Diesen Mechanismus hat ein Team um Erstautor Kun Sun am Lehrstuhl für Funktionelle Materialien der TU München sichtbar gemacht, den Peter Müller-Buschbaum leitet. Mit hochauflösenden Röntgenmessungen am DESY in Hamburg beobachteten die Forschenden in Echtzeit, wie das Gitter unter schnellen Temperaturwechseln „atmet“. „Im Inneren des Materials entstehen Spannungen und seine Struktur verändert sich“, sagt Sun. Die Studie erschien im Januar 2026 in Nature Communications, gemeinsam mit dem KIT, dem DESY und der KTH Stockholm.

In einer zweiten Studie in ACS Energy Letters vom Februar 2026 verglich das Team organische Abstandshalter-Moleküle, die das Gitter wie Anker zusammenhalten. Das voluminöse Molekül PDMA schnitt am besten ab. Zellen mit PDMA blieben auch unter dem mechanischen Stress schneller Erwärmung und Abkühlung stabil, berichtet die TU München. Die Münchner liefern damit den Herstellern der Perowskit-Tandemzelle ein klares Entwicklungsziel: Sie müssen den Burn-in unterbinden.

An den Kontaktschichten arbeitet das Helmholtz-Zentrum Berlin. Ein Team um Steve Albrecht ersetzte im Juli 2026 die übliche Fullerenschicht durch ein Carboran-basiertes Kontaktmaterial. Einzelzellen gewannen 1,5 Prozentpunkte Wirkungsgrad, Perowskit-Tandemzellen 2,4 Prozentpunkte. Das Unternehmen Dyenamo vertreibt das Material bereits. Wie lang die Branche schon an der Lebensdauer arbeitet, zeigen die Solliance-Tests von 2020.

Wann kommen Perowskit-Tandemmodule auf den Markt

Oxford PV verkauft Perowskit-Tandemmodule seit September 2024, die erste Lieferung aus Brandenburg an der Havel ging an einen US-Kunden für ein Solarkraftwerk. Eine Fabrik für die Massenfertigung will Oxford PV Ende 2027 oder Anfang 2028 starten, Trina Solar erwartet große Auslieferungen ab 2028 bis 2029.

Die erste Lieferung von Oxford PV bestand aus Modulen mit je 72 Perowskit-Tandemzellen und 24,5 Prozent Wirkungsgrad, meldete pv Tech. Ende September 2026 beschäftigte das Werk laut pv Europe mehr als hundert Menschen. Oxford PV hatte die frühere Bosch-Fabrik 2016 übernommen. Die Nennkapazität der Tandemlinie liegt im zweistelligen Megawattbereich.

Für 2026 kündigt Oxford PV das Modul Centaur 3 an, mit 550 Watt, 26 Prozent Wirkungsgrad und 15 Jahren Garantie. 2027 soll eine Generation mit 27 Prozent und 20 Jahren Garantie folgen. Im Juni 2026 zeigte das Unternehmen mit dem Fraunhofer ISE einen geschindelten Prototyp mit 25,6 Prozent. Laut Chief Strategy Officer Laura Miranda bestellen Kunden schon jetzt mehr, als das Werk in Brandenburg liefern kann.

Für Hausbesitzer ändert das 2026 noch wenig. Oxford PV gibt 15 bis 20 Jahre Garantie und liefert kleine Stückzahlen. Wer jetzt eine Anlage plant, greift deshalb zu Siliziummodulen, deren Vor- und Nachteile auf dem eigenen Dach gut bekannt sind. Wer wenig Dachfläche hat, profitiert am meisten von der Perowskit-Tandemzelle. Ein Modul mit 30 Prozent Wirkungsgrad liefert die Hälfte mehr Strom als eines mit 20 Prozent.

Kann Europa mit der Perowskit-Tandemzelle in die Solarfertigung zurückkehren

Europa hat Chancen, denn in Brandenburg betreibt Oxford PV nach eigenen Angaben die weltweit erste integrierte Fertigungslinie für Perowskit-Silizium-Tandemzellen und -module. Die Wirkungsgradrekorde halten allerdings LONGi und Trina Solar, und Oxford PV fertigt bisher im Megawatt-Maßstab.

Das Fraunhofer ISE hat im Mai 2026 in Freiburg das Labor Pero-Si-SCALE eröffnet. Dort überträgt das Institut Zelldesigns aus dem Labor auf Industrieformate bis 210 mal 210 Millimeter. Mit der Hybrid-Route hat es im Labor schon über 33 Prozent erreicht. Die Vakuumbeschichtungsanlagen stammen vom Dresdner Anlagenbauer Von Ardenne. „Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen bieten eine Chance für einen (Wieder-) Einstieg in eine europäische, industrielle PV-Fertigung“, sagt Institutsleiter Andreas Bett in der Mitteilung zur Eröffnung.

Bei der Perowskit-Tandemzelle sichert Oxford PV seine Position vor allem über Patente. Für China erhielt Trina Solar im April 2025 eine exklusive Lizenz. Für die USA vergab Oxford PV im Februar 2026 an First Solar eine nicht exklusive Lizenz für Dünnschicht-Perowskit-Produkte ohne kristallines Silizium. Eine Gigawatt-Fabrik will Oxford PV bauen, aber nicht in Brandenburg. Ob sie in Deutschland, der EU oder anderswo entsteht, ließ das Management im September 2026 offen.

Für die zweite Rendite der Energiewende zählt deshalb auch, wo Oxford PV seine nächste Fabrik baut. Bis 2030 will Oxford PV den Wirkungsgrad seiner Module auf 30 Prozent steigern. Die Lebensdauer soll dann 30 Jahre erreichen, erklärte das Unternehmen im Januar 2026 gegenüber pv magazine.

QUELLEN

1. NLR: Best Research-Cell Efficiency Chart, Revision 17. Juli 2026.
2. ACS Energy Letters: Kun Sun et al., „Halide Segregation in Wide-Bandgap Quasi-2D Perovskites under Rapid Thermal Cycling“, 24. Februar 2026.
3. Helmholtz-Zentrum Berlin: Pressemitteilung „Neues Kontaktmaterial steigert Wirkungsgrad von Perowskit-Solarzellen“, 16. Juli 2026.
4. First Solar und Oxford PV: Pressemitteilung „First Solar, Oxford PV Enter into Patent Licensing Agreement for US Markets“, 24. Februar 2026.

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