Was in Berlin genau passiert ist

Am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) arbeitet ein Team seit Jahren daran, Solarzellen aus Perowskit und Silizium zu kombinieren. Der jüngste Fortschritt klingt unscheinbar: Die Forscher haben eine nur wenige Nanometer dünne Schicht aus Cäsiumchlorid zwischen die beiden Teilzellen eingefügt. Ein Nanometer ist der millionste Teil eines Millimeters, die Schicht ist also selbst unter dem Mikroskop kaum zu sehen.

Diese sogenannte Keimschicht steuert, wie der Perowskit darüber auskristallisiert. Die einzelnen Kristallkörner wachsen größer und gleichmäßiger, Fehler an der Grenzfläche zwischen den Schichten werden unterdrückt. Das Ergebnis sind Tandem-Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von 30,3 Prozent. Für Zellen, die im Vakuumverdampfungsverfahren hergestellt werden, ist das ein herausragender Wert. Das gesamte Verfahren kommt zudem vollständig ohne Lösungsmittel aus.

Was Tandem-Solarzellen sind und warum sie mehr können als Silizium allein

Eine herkömmliche Solarzelle aus Silizium kann nicht das gesamte Sonnenlicht gleich gut verwerten. Jedes Halbleitermaterial ist auf einen bestimmten Bereich des Lichtspektrums optimiert. Silizium arbeitet vor allem im roten und infraroten Bereich effizient, der energiereiche blaue Anteil des Lichts geht dagegen zu großen Teilen als Wärme verloren.

Genau hier setzt das Tandem-Prinzip an. Auf die Siliziumzelle wird eine zweite, sehr dünne Zelle aus Perowskit aufgebracht. Perowskit bezeichnet dabei keine einzelne Substanz, sondern eine ganze Materialklasse mit einer bestimmten Kristallstruktur. Diese obere Zelle nimmt sich den blauen Teil des Lichts, die Siliziumzelle darunter den roten. Das Licht wird also nicht einfach gesammelt, sondern an zwei Spezialisten verteilt.

Der Hintergrund ist eine physikalische Grenze. Eine einzelne Siliziumzelle kann nach heutigem Kenntnisstand rund 29 Prozent des einfallenden Lichts in Strom umwandeln, mehr lassen die Naturgesetze nicht zu. Die besten Serienmodule liegen heute im Bereich um 23 Prozent. Bei der Kombination aus Perowskit und Silizium liegt die theoretische Obergrenze deutlich höher, das Fraunhofer ISE geht von einem Potenzial jenseits von 40 Prozent aus. Mit 30,3 Prozent hat das Berliner Verfahren die Siliziumgrenze bereits überschritten.

Warum die Fertigung das eigentliche Nadelöhr ist

Rekordwerte für Perowskit-Tandemzellen gibt es seit Jahren in schöner Regelmäßigkeit. Die eigentliche Frage lautet aber nicht, was im Labor möglich ist, sondern was sich in einer Fabrik millionenfach reproduzieren lässt. Und genau darin liegt die Bedeutung dieser Meldung.

Viele Laborverfahren bringen den Perowskit als Flüssigkeit auf und verteilen ihn durch schnelles Rotieren des Trägers. Das funktioniert auf kleinen, glatten Flächen gut. Industrielle Siliziumwafer sind aber texturiert, ihre Oberfläche hat eine feine Nanostruktur, die mehr Licht einfängt. Auf dieser unruhigen Oberfläche werden dünne Funktionsschichten ungleichmäßig.

Das HZB-Team hat mit zwei hochauflösenden Messverfahren nachgewiesen, wo die Probleme entstehen. Mit einem Infrarot-Rastersondenmikroskop zeigte sich, dass sich die Moleküle der Zwischenschicht, die den Ladungstransport übernimmt, bevorzugt in den Tälern der Textur ansammeln. Die Schicht wird dadurch unterschiedlich dick. Untersuchungen an BESSY II, einer Großforschungsanlage des HZB, die man sich als sehr leistungsfähiges Röntgengerät vorstellen kann, ergaben zwei weitere Befunde: Die darüber liegende Perowskitschicht kann diese Ungleichmäßigkeit nicht ausgleichen und an der Grenzfläche zum Silizium bildet sich zusätzlich unerwünschtes Bleiiodid. Die Cäsiumchlorid-Keimschicht setzt genau an diesen beiden Punkten an. Unter dem Rasterelektronenmikroskop ist der Unterschied deutlich sichtbar: ohne Keimschicht wächst der Perowskit kleinkörnig und defektreich, mit Keimschicht in größeren, gleichmäßigeren Körnern.

Das verwendete Aufdampfverfahren, die sogenannte Co-Verdampfung, ist in der Industrie seit Langem etabliert. Es lässt sich auf große, strukturierte Wafer übertragen. Nach Einschätzung der Berliner Forscher ist damit ein echter Fortschritt dabei gelungen, Rekordwirkungsgrade aus dem Labor in eine industriell herstellbare Technologie zu überführen.

Was das für Anlagen auf dem Dach bedeutet und was noch offen ist

Bei aller berechtigten Aufmerksamkeit gehört zur Einordnung auch das, was noch nicht geklärt ist. Ein Laborwert bezieht sich auf eine einzelne Zelle unter kontrollierten Bedingungen. Ein fertiges Modul besteht aus vielen Zellen, Verschaltung, Glas und Rahmen, sein Wirkungsgrad liegt regelmäßig mehrere Prozentpunkte darunter.

Die größere Hürde ist die Haltbarkeit. Perowskit reagiert empfindlicher auf Feuchtigkeit, Temperaturwechsel und Dauerbelastung als Silizium. Eine Photovoltaikanlage soll 25 Jahre und länger zuverlässig Strom liefern, und dieser Nachweis steht für Perowskit noch aus. Dass das Berliner Verfahren ohne Lösungsmittel auskommt, ist auch deshalb bemerkenswert, denn lösungsmittelfreie Prozesse führen in der Regel zu stabileren Schichten. Genau das ist für eine spätere Kommerzialisierung entscheidend.

Wo die Technologie später einmal den größten Unterschied macht, lässt sich schon heute absehen: überall dort, wo die Fläche knapp ist und der Ertrag pro Quadratmeter zählt. Dazu kommen Bauformen, die mit Silizium kaum möglich sind, etwa besonders leichte Module für Dächer mit geringer Traglast oder teiltransparente Elemente für Fassaden, Fenster und Oberlichter.

Was das für Ihre Planung heute heißt

Aus der Praxis kennen wir die Frage, die eine solche Meldung auslöst: Sollte man mit der eigenen Anlage lieber warten, bis diese Technik verfügbar ist? Die ehrliche Antwort lautet nein. Bis Perowskit-Tandemmodule in Serie verfügbar, langzeiterprobt und wirtschaftlich sind, vergehen noch Jahre. In dieser Zeit produziert eine heute installierte Anlage Strom, senkt Ihre Bezugskosten und amortisiert sich.

Sinnvoller als abzuwarten ist es, die Anlage so zu planen, dass sie mitwachsen kann. Bei der Sonnentaler GmbH legen wir deshalb Wert auf ausreichend dimensionierte Netzanschlüsse, Reserven in der Verteilung und Wechselrichter, die eine spätere Erweiterung um Speicher, Wärmepumpe oder Ladeinfrastruktur zulassen. Wo Dachfläche knapp ist, arbeiten wir schon heute mit Flächen, die andere nicht nutzen, etwa mit Fassadenanlagen für Industriegebäude. Von der ersten Auslegung bis zur Inbetriebnahme bleibt das Projekt bei uns im Haus, mit Ihrem persönlichen Projektbetreuer, eigenen Elektromeistern, Monteuren und Dachdeckern. Das sind Kollegen, die seit Jahren zusammenarbeiten und aufeinander eingespielt sind. Sie wissen jederzeit, wer bei Ihnen auf dem Dach steht, und haben dabei durchgehend denselben Ansprechpartner.

Fazit

Der Berliner Fortschritt ist kein neuer Weltrekord, sondern etwas Wichtigeres: ein Schritt in Richtung Serienfertigung. Eine Keimschicht aus Cäsiumchlorid, wenige Nanometer dünn, macht ein industriell etabliertes Verfahren für hocheffiziente Tandem-Solarzellen tauglich und hebt den Wirkungsgrad auf 30,3 Prozent.

Für Sie als Anlagenbetreiber ändert das kurzfristig nichts, mittelfristig aber sehr viel. Photovoltaik wird auf gleicher Fläche mehr Strom liefern und in Bauformen möglich, die heute noch ausscheiden. Wer jetzt investiert, verpasst dadurch nichts, sondern schafft die Grundlage, auf der sich künftige Technik ergänzen lässt.

Quellen

https://www.pv-magazine.de/2026/08/27/berliner-forscher-entwickeln-neues-verfahren-fuer-den-perowskit-auftrag-in-tandem-solarzellen/

https://arxiv.org/abs/2511.23004

https://www.helmholtz-berlin.de