Tandem-Solarmodule mit Top-Öko-Bilanz

Innovative Tandem-Solarmodule sind über ihre Lebensdauer noch umweltfreundlicher als handelsübliche Silizium-Heterojunction-Module. Dies ergab eine jüngst veröffentlichte Studie von Forschern des Helmholtz-Zentrums Berlin http://helmholtz-berlin.de im Verbund mit der Technischen Universität (TU) Berlin http://tu.berlin und dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (FISE) http://ise.fraunhofer.de . Sie haben erstmals die Umweltfolgen industriell hergestellter Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen über den Lebenszyklus von 25 Jahren bewertet. Die Studie erschien in "Sustainable Energy & Fuels".

Tandem-Technologie wandelt effizient um

Tandem-Solarzellen, die Perowskit-Schichten mit Silizium kombinieren, produzieren auf gleicher Fläche weitaus mehr Strom als Silizium-Technologie. Dabei wird eine Perowskit-Zelle auf eine Siliziumzelle aufgebracht. Diese Tandem-Technologie hält bei solarer Umwandlungseffizienz mit über 31 Prozent den Weltrekord. Und kürzlich von chinesischen Forscher entwickelte auf dünnen Schichten basierende Perowskit-Solarzellen erreichen immerhin fast 25 Prozent (pressetext berichtete: http://pte.com/news/perowskit-solarzellen-mit-top-wirkung.html ). Doch auch bei PV-Solarmodulen sind Auswirkungen auf die Umwelt über ihre ganze Lebensdauer zu betrachten, um sie zu minimieren. Die Lebenszyklusbewertung von Perowskit-Silizium-PV-Modulen stützte sich bislang vor allem auf Daten von Labor- und Testeinrichtungen.

Zur Bewertung der Umweltleistung industriell gefertigter Perowskit-Silizium-PV-Module analysierten die Forscher unter anderem den Wasserverbrauch, die Toxizität für Mensch und Gewässer, Metallverbrauch sowie den Material- und Energieaufwand für den gesamten Lebenszyklus eines Moduls von Anfang bis Ende, also den Material- und Energieaufwand für Waferproduktion, Herstellung der Perowskit-Zelle und Modulproduktion. Anschließend wurden die Umweltfolgen des Tandemmoduls gegen die im Zuge seiner Lebensdauer erzeugte Elektrizität abgewogen. "Wir fanden heraus, dass das Perowskit-auf-Silizium-Modul die Umwelt um sechs bis 18 Prozent weniger belastet als ein Silizium-Modul, wenn man die zusätzliche Energie berücksichtigt, die während der 25-jährigen Lebensdauer des Tandem-Moduls erzeugt wird", so Ko-Autor Martin Roffeis von der TU Berlin.

Wirkungsgrad kompensiert Umweltschäden

Das in der Studie genutzte Tandem-Modul würde in 22 Jahren die gleiche Menge Strom produzieren ie das Silizium-Heteroübergangsmodul in 25 Jahren. "Der höhere Wirkungsgrad des Perowskit-Silizium-Tandemmoduls kompensiert die Umweltbelastung, die durch das zusätzliche Perowskit-Material und die Prozesse entsteht", erklärt Jan-Christoph Goldschmidt, der am FISE an der Studie forschte.