In der Welt der Solarenergie gilt selbst eine Effizienzsteigerung von 0,1 % als bedeutende Leistung. Stellen Sie sich nun vor, was das bedeutet 1,15 % überschreiten, was Jahrzehnte lang als unüberwindbare theoretische Grenze galt. Und genau das hat er getan. Longi mit seiner neuen Tandem-Silizium/Perowskit-Photovoltaikzelle. Eine Umwandlungseffizienz von 34,85 %, zertifiziert durch das renommierte amerikanische National Renewable Energy Laboratory, was nicht nur einen neuen Weltrekord darstellt, sondern auch einen echten Wendepunkt in der Geschichte der Solarenergie.
Wie haben sie das gemacht? Die Antwort liegt in einem Cocktail aus Innovationen, der Lithiumfluorid, Ethylendiaminmoniumdiiodid-Moleküle und eine asymmetrisch strukturierte Siliziumoberfläche umfasst. Was sagen Sie? Ist es besser, „leichter“ zu sprechen? Okay. Aufleuchten.
Longi, überwinde das Unüberwindliche
Die Grenze von Shockley Queisser von 33,7 % galt jahrzehntelang als nahezu unüberwindbare Hürde für Einfachsolarzellen. Diese in den 60er Jahren berechnete theoretische Grenze stellte den Heiligen Gral der Photovoltaik-Effizienz dar.
Longi hat etwas Außergewöhnliches getan: diese Grenze um mehr als einen Prozentpunkt überschritten. Das mag nicht viel erscheinen, aber in der Welt der Solarenergie ist es, als würde man einen Weltrekord im 100-Meter-Lauf um eine halbe Sekunde brechen. Wie wird er das machen? Kombination von herkömmlichem Silizium (das 95 % des PV-Marktes dominiert) mit Perowskit-Mineralien.
Die Alchemie der Materialien
Der Schlüssel zum Erfolg dieser Zelle liegt in einem ausgeklügelten Schichtaufbau. Die Forscher von Longi verbesserten sowohl die Blockierung von „Löchern“ (positiven Ladungen) als auch den Transport von Elektronen mithilfe dünner Schichten aus Lithiumfluorid- (LiF) und Ethylendiaminmoniumdiiodid-Molekülen (EDAI).
Es ist ein bisschen so, als würde man eine perfekte Autobahn für elektrische Teilchen bauen: EDAI-Moleküle „überdecken“ die Bereiche, die LiF nicht abdecken kann, und schaffen so ein nahezu hindernisfreies Energietransportsystem.
Das Team sagte, dass es kurz davor stehe, eine bessere strukturelle Kopplung zu erreichen, und zwar mithilfe einer Technologie, bei der Hochdruck-Siliziumzellen mit einer asymmetrischen Oberflächenstruktur zum Einsatz kommen.
Am beeindruckendsten finde ich, wie Longi eines der klassischen Probleme gelöst hat: Tandemzellen: die Schnittstelle zwischen verschiedenen Materialien. Die asymmetrisch strukturierte Oberfläche ihrer Silizium-Heteroübergangszellen stellt eine elegante Lösung für ein komplexes Problem dar.
Longi, ein Rekordunternehmen
Es ist nicht das erste Mal das chinesische Unternehmen macht mit seinen Effizienzrekorden Schlagzeilen. Es ist, als hätte dieses Unternehmen das Überschreiten von Grenzen zu seinem Markenzeichen gemacht.
Bis November 2023 hatte Longi einen Wirkungsgrad von 33,9 % erreicht. Im Juni 2024 war dieser Wert dann auf 34,6 % gestiegen. Mit diesen 34,85 % zeigt das Unternehmen nun, dass seine Innovationskurve weiterhin nach oben zeigt.
Und es sind nicht nur Tandemzellen. In diesem Jahr stellte Longi einen weiteren Rekord mit einer Siliziumzelle auf, die die Heterojunction Interdigitated Back Contact (HIBC)-Technologie nutzte und einen Wirkungsgrad von 27,81 % erreichte – ein außergewöhnliches Ergebnis für eine monokristalline Siliziumzelle.
Auswirkungen auf die Zukunft der Solarenergie
Was bedeutet das alles für uns Normalsterbliche? Ganz einfach: Effizientere Solarmodule bedeuten mehr Energie auf der gleichen Fläche, potenziell niedrigere Energiekosten und eine schnellere Nutzung der Solarenergie.
Ich denke gerne, dass wir am Anfang einer neuen Ära der Photovoltaik stehen. Wenn Unternehmen wie Longi theoretische Grenzen durchbrechen, die unüberwindbar schienen, eröffnen sich Möglichkeiten, die wir uns vorher nicht einmal vorstellen konnten.
Eines Tages werden wir auf die Shockley-Queisser-Grenze als eine historische Kuriosität zurückblicken, ein Hindernis, das die Wissenschaft und der menschliche Einfallsreichtum überwunden haben.
