Hinweis: Das Beitragsbild wurde mit künstlicher Intelligenz erzeugt.
Baden-Württembergs Solarforscher melden einen Fortschritt mit praktischer Relevanz. Tandem-Solarzellen, die aus zwei übereinanderliegenden Absorberschichten bestehen, sollen künftig deutlich mehr Strom liefern als herkömmliche Silizium-Module. Stuttgart und Freiburg sind dabei führende Standorte.
Warum klassische Solarzellen an ihre Grenzen stoßen
Herkömmliche Solarzellen mit einer einzigen Absorberschicht können physikalisch maximal rund 33 Prozent des Sonnenlichts in elektrischen Strom umwandeln. Dieser Wert gilt als theoretische Obergrenze für einfache Siliziumzellen. In der Praxis liegen handelsübliche Module weit darunter.
Der Grund ist simpel: Licht besteht aus verschiedenen Wellenlängen. Eine einzelne Schicht kann nur einen Teil davon effizient nutzen. Der Rest geht als Wärme verloren. Tandem-Solarzellen lösen dieses Problem durch einen anderen Aufbau.
Das Prinzip der Tandem-Technologie
Eine Tandem-Solarzelle besteht aus zwei übereinander angeordneten Schichten, von denen jede auf einen anderen Spektralbereich des Sonnenlichts optimiert ist. So lässt sich ein breiterer Teil des Lichtspektrums nutzen.
Als besonders aussichtsreich gilt die Kombination aus Silizium und dem Kristallmaterial Perowskit. Forscher haben im Labor mit diesem Ansatz Wirkungsgrade von bis zu 34 Prozent erreicht, was die physikalische Grenze einfacher Siliziumzellen spürbar übertrifft.
Tandem-Solarzellen arbeiten außerdem mit höherer elektrischer Spannung. Das macht sie auch für die Elektrolyse interessant, also die Aufspaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff. Damit erschließt sich ein zweites Anwendungsfeld neben der direkten Stromerzeugung.
Forschungsstandorte in Baden-Württemberg
Stuttgart: Materialforschung auf hohem Niveau
Stuttgarter Wissenschaftler arbeiten an der Verbesserung der Grenzflächen zwischen den einzelnen Schichten einer Tandemzelle. Diese Grenzflächen sind für den Wirkungsgrad ausschlaggebend. Kleine Defekte kosten dort messbar Effizienz.
Freiburg: Vom Labor auf das Dach
In Freiburg steht die Übertragung der Laborergebnisse in die Praxis im Vordergrund. Forschungseinrichtungen dort arbeiten daran, die empfindlichen Tandem-Schichtsysteme alltagstauglich zu machen. Haltbarkeit, Witterungsbeständigkeit und Fertigungskosten sind die zentralen Herausforderungen auf dem Weg zum Serienprodukt.
Rekordjahr für Solarstrom in Baden-Württemberg
Bereits Ende September 2026 haben Solarzellen in Baden-Württemberg mehr Strom erzeugt als im gesamten Jahr 2025. Photovoltaik liefert damit auch in Mitteleuropa über das Sommerhalbjahr hinaus verlässlich Energie. Effizientere Zellen würden diesen Beitrag weiter steigern, ohne dass mehr Fläche benötigt wird.
Herausforderung: Von der Forschung in die Produktion
Der Sprung vom Labor in die Massenfertigung bleibt die größte Hürde. Perowskit-Materialien reagieren empfindlich auf Feuchtigkeit und Temperaturschwankungen. Forscher arbeiten an Schutzschichten und stabileren Materialvarianten.
Tandem-Solarzellen bestehen aus mehr Schichten als klassische Module, was den Herstellungsprozess aufwendiger macht. Wirtschaftliche Konkurrenzfähigkeit gegenüber Standardmodulen aus Asien ist noch nicht erreicht.
Fazit
Stuttgart und Freiburg forschen an Technologien, die den Wirkungsgrad von Photovoltaik spürbar über die bisherige Grenze heben können. Bis zur Marktreife braucht es weitere Entwicklungsarbeit. Die wissenschaftliche Grundlage dafür ist solide.