Über 35 Prozent Wirkungsgrad: Was Perowskit-Tandemzellen können und was noch fehlt

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Die erste Perowskit-Solarzelle erreichte 2009 einen Wirkungsgrad von 3,8 Prozent und hielt nur kurz durch.^[1] Heute melden die Forschenden von LONGi für eine Tandemzelle aus Perowskit und Silizium 35,5 Prozent, bestätigt vom europäischen Prüfinstitut ESTI im Juli 2026.^[2] Das ist Spitzenforschung im Labor, kein Wert für das Dach. Dieser Text zeigt, was hinter der Zahl steckt, was bereits in Serie geht und welche Fragen offen sind.

Was ein Perowskit überhaupt ist

Der Name stammt von einem Mineral. Der deutsche Mineraloge Gustav Rose analysierte 1839 eine Gesteinsprobe aus dem Uralgebirge, erkannte Calciumtitanat und benannte das Mineral nach dem russischen Mineralogen Lew Perowski.^[3] Heute steht Perowskit für eine ganze Materialklasse mit gleicher Kristallarchitektur. Forschende können einzelne Bausteine austauschen, ohne dass der Kristall seine Grundstruktur verliert. Die Zellen der LMU-Gruppe nutzen Mischungen aus Formamidinium, Methylammonium, Cäsium und Blei als Metallzentrum, dazu Iod und Brom.^[3]

Zwei Eigenschaften machen die Klasse für die Photovoltaik interessant. Sie absorbiert Sonnenlicht sehr gut, und sie lässt sich mit relativ einfachen Verfahren wie Drucken oder Beschichten auf viele Oberflächen bringen, auch auf Folien und Glas.^[3] Das öffnet Anwendungen von der Fassade bis zu Satelliten.

Die ersten Zellen von 2009 arbeiteten noch ganz anders als heutige Module. Kojima und sein Team setzten Perowskit-Nanokristalle als Lichtsensibilisator auf Titandioxid in photoelektrochemischen Zellen ein. Die Variante mit Iod erreichte 3,8 Prozent, die Variante mit Brom eine hohe Spannung von 0,96 Volt.^[1] Von dort bis zur Tandemzelle sind es knapp zwei Jahrzehnte.

Zwei Absorber teilen sich das Licht

Eine Tandemzelle besteht aus zwei übereinanderliegenden Schichten. Das Fraunhofer ISE beschreibt den Aufbau so: Eine nur 500 Nanometer dünne Perowskit-Zelle liegt auf einer herkömmlichen Silizium-Solarzelle.^[4] Die obere Schicht verwertet das kurzwellige, energiereiche Licht, die Siliziumzelle darunter das rote und infrarote Licht, das hindurchgeht.

Das hebt die Obergrenze. Für Silizium allein beziffert das Fraunhofer ISE das theoretische Limit auf 29,4 Prozent, für die Kombination mit Perowskit auf 43,3 Prozent.^[4] LONGi nennt für die Tandemtechnik rund 43 Prozent.^[2] Beide Werte sind Rechenwerte. Praktisch erreichte Zellen liegen darunter.

Wichtig für die Einordnung: Die 29,4 Prozent gelten für Silizium im Besonderen. Das allgemeine Shockley-Queisser-Limit einer idealen Einfachzelle liegt nach LONGi bei 33,7 Prozent.^[2] Beides sind verschiedene Grenzen, und der Sprung auf über 35 Prozent ist nur mit mehreren Absorbern möglich.

Wie schnell die Rekorde stiegen

LONGi schildert den Verlauf so: 33,9 Prozent im November 2023, 34,6 Prozent im Juni 2024, 34,85 Prozent, dann 35,2 Prozent und im Juli 2026 die 35,5 Prozent.^[2] Der Wert von 35,2 Prozent steht nach Angabe des Herstellers in der 68. Ausgabe der Solar Cell Efficiency Tables, die ein Team um Martin Green an der University of New South Wales herausgibt. Die 35,5 Prozent sind dagegen bislang eine Herstellermeldung. Die Rekordtabelle des US-Labors NLR nimmt nur Werte auf, die unabhängige Prüflabore wie das ESTI bestätigen und die nach festen Standardbedingungen gemessen wurden.^[5] Wann der neue Wert dort erscheint, ist offen.

Auf größeren Flächen fallen die Werte niedriger aus. LONGi nennt 34,3 Prozent bei 261 Quadratzentimetern und 32,2 Prozent bei 274 Quadratzentimetern. Für Module gibt das Unternehmen 31,4 und 29,4 Prozent an.^[2] Trina Solar stellte im Juni 2026 ein Tandemmodul mit 907 Watt und 29,2 Prozent Wirkungsgrad vor, geprüft vom TÜV SÜD. Es misst 2.384 mal 1.303 Millimeter und basiert auf 210-Millimeter-Wafern.^[6]

Mehr Strom pro Fläche, nicht weniger Silizium

Ein Tandem ersetzt das Silizium nicht, es sitzt darauf. Die Perowskit-Schicht ist mit unter zwei Mikrometern extrem dünn.^[3] Entscheidend ist aber der Gewinn pro Fläche. Das Fraunhofer ISE nennt als Ziel mehr Solarenergie auf kleinerer Fläche und mit geringerem Materialeinsatz.^[4]

Eine einfache Rechnung zeigt die Größenordnung: Ein Modul mit 30 Prozent Wirkungsgrad liefert auf derselben Fläche die Hälfte mehr Strom als eines mit 20 Prozent. Für dieselbe Jahresleistung genügt ein Drittel weniger Fläche. Das spart auf dem Dach Platz und im Solarpark Montagegestelle, Kabel und Land. Wie groß die Ersparnis über den ganzen Lebensweg wird, hängt auch von Haltbarkeit und Herstellungsaufwand ab. Dazu liegen noch keine belastbaren Zahlen vor.

Warum der Zeitpunkt wichtig ist

Der weltweite Solarzubau erreichte 2025 laut IRENA einen Rekord von 511 Gigawatt. Die installierte Solarleistung stieg auf rund 2,4 Terawatt, und etwa drei Viertel aller neu gebauten erneuerbaren Kapazität waren Solar, von insgesamt 692 Gigawatt.^[7] Bei diesem Tempo wirkt sich jeder Prozentpunkt Wirkungsgrad auf Flächen- und Materialbedarf der gesamten Energiewende aus. Mehr Ertrag je Quadratmeter erleichtert den Ausbau der Photovoltaik auch dort, wo Fläche knapp ist.

Was schon gebaut wird

Oxford PV lieferte im September 2024 die ersten kommerziellen Perowskit-Tandemmodule aus Brandenburg an der Havel. Jedes Modul enthielt 72 Zellen, Abnehmer war eine nicht genannte US-Firma für ein Großprojekt.^[8] Laut pv magazine liefern die aktuellen Serienmodule des Unternehmens etwa 25 Prozent. Ein Modul mit 26 Prozent ist für 2026 angekündigt, eine Generation mit 27 Prozent und längerer Lebensdauer für 2027. Im Juni 2026 zeigte Oxford PV zusammen mit einem Partner einen Prototyp in Schindelbauweise mit 25,6 Prozent.^[9]

Im Februar 2026 vergab Oxford PV eine nicht ausschließliche Patentlizenz an First Solar für die USA. Sie betrifft perowskitbasierte Produkte und schließt kristalline Siliziumhalbleiter ausdrücklich aus.^[10] Es geht also um reine Dünnschicht-Perowskit-Module, nicht um Tandemzellen auf Silizium.

Das Fraunhofer ISE eröffnete am 5. Mai 2026 in Freiburg das Labor Pero-Si-SCALE. Dort lassen sich Zelldesigns auf industrielle Formate bis 210 mal 210 Millimeter übertragen. Mit der sogenannten Hybrid-Route aus Vakuum- und nasschemischen Verfahren erreichte das Institut im Labormaßstab über 33 Prozent. Der Vorteil: Es lassen sich weiter normale, texturierte Siliziumzellen aus der Industrie verwenden.^[4] Die Hersteller müssen ihre Linien also ergänzen, nicht ersetzen. Das ist für den europäischen Anlagenbau eine Chance.

Was noch ungeklärt ist

Die größte Hürde ist die Haltbarkeit. Ein Team der TU München und des Exzellenzclusters e-conversion untersuchte Perowskit-Zellen unter schnellen Temperaturwechseln mit 10 Grad pro Minute. In der ersten Phase, dem Burn-in, verlor die Zelle bis zu 60 Prozent ihrer relativen Leistung. Danach folgte ein langsamerer Abbau.^[11] Wichtig: Das gilt für eine Einzelzelle mit breiter Bandlücke unter Stresstest, nicht für ein fertiges Serienmodul. Die Studie erweitert die Untersuchung auch auf Tandemzellen.^[11] Die TUM erklärt den Mechanismus so: Das Kristallgitter dehnt sich bei Erwärmung aus und zieht sich beim Abkühlen zusammen, im Inneren entstehen Spannungen. Das Team beobachtete das mit Röntgenmessungen am DESY in Echtzeit. Die zweite Studie des Teams setzt auf spezielle „molekulare Anker“, die die fragile Kristallstruktur stabilisieren sollen. Das ist ein Entwicklungsziel, kein gelöstes Problem: Ingenieurinnen und Ingenieure müssen den Burn-in unterbinden, damit die Zellen langfristig stabil bleiben.^[12]

Hinzu kommt die Zusammensetzung. Die Forschenden der LMU arbeiten mit Perowskiten auf Basis von Blei, Iod und Brom.^[3] Wie Blei in Modulen gebunden und am Ende recycelt wird, muss die Branche glaubwürdig beantworten, bevor die Technik in großen Mengen auf Dächer geht. Dazu liefern die hier genutzten Quellen keine Zahlen. Auch die LMU-Forschenden betonen, dass für Stabilität und Zuverlässigkeit noch weitere Forschung nötig ist.^[3]