Solarmodul ist nicht gleich Solarmodul. Momentan dominieren monokristalline Solarmodule den Markt, doch die Entwicklung geht in Richtung Heterojunction- und Tandem-Technologie. Das Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) für Materialien und Energie hat nun die Umweltwirkungen für verschiedene Solarmodule über den gesamten Lebenszyklus bewertet und verglichen. Besonders im Fokus dabei industriell gefertigte Perowskit-Silizium-Photovoltaik-Module. Diese Technologie, auf die sich etwa Oxford PV mit seinem Werk in Brandenburg spezialisiert hat, steht noch eher am Anfang der Massenfertigung, gilt aber mit Wirkungsgraden von mehr als 31 Prozent als großer Hoffnungsträger für die Zukunft.
„Wir haben festgestellt, dass Perowskit-auf-Silizium-PV-Module über eine Lebensdauer von 25 Jahren umweltfreundlicher sind als herkömmliche Silizium-Heterojunction-Module“, sagt Bernd Stannowski vom HZB, Co-Autor der Studie. Erstmals seien für die Analyse nicht nur Daten aus Labor- und Testeinrichtungen genutzt worden, sondern die Umweltleistung sei für industriell hergestellte Perowskit-Silizium-Solarmodulen bewertet werden, die Oxford PV lieferte. Dabei flossen viele Kategorien in die Analyse der Umweltauswirkungen ein, darunter Wasserverbrauch, Toxizität für Mensch und Gewässer, Metallverbrauch. Auch der Material- und Energieaufwand für den gesamten Lebenszyklus eines Moduls von Anfang bis Ende – also für die Waferproduktion, die Herstellung der Perowskit-Zelle und die Modulproduktion – seien in die Bewertung eingeflossen und mit der während der Lebensdauer erzeugten Elektrizität abgewogen worden. .
„Wir fanden heraus, dass das Perowskit-auf-Silizium-Modul die Umwelt um 6 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“, sagt Co-Autor Martin Roffeis von der Technischen Universität Berlin. Die Tandemmodule hätten dabei in 22 Jahren die gleiche Menge Solarstrom erzeugt wie das referenzierte Heterojunction-Solarmodul 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. Er war an der Studie während seiner Zeit am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE beteiligt und forscht inzwischen an der Philipps-Universität Marburg.
Die Ergebnisse zeigten zudem, dass die Umweltverträglichkeit eines Perowskit-Silizium-Tandemmoduls in hohem Maße vom Energieverbrauch bei der Herstellung der Wafer beeinflusst werde. „Die Nachhaltigkeit von Solarmaterialien und Lieferketten gewinnt zunehmend an Bedeutung, da die Welt Solaranlagen im Multi-Terawatt-Bereich einsetzt“, sagt Laura Miranda Pérez, Leiterin der Materialforschung bei Oxford PV. „Wir hoffen, dass unser Beitrag der Industrie und der wissenschaftlichen Gemeinschaft helfen wird, das Design, die Produktion und das End-of-Life-Management von Tandem-Technologien zu verbessern und so ihre Einführung zu unterstützen.“
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Ist ja alles schön und gut, aber sind bereits Perowskitmodule am Markt, bzw. welche Haltbarkeit ist zu erwarten?
Da diese Module preiswerter sein und einen höheren Wirkungsgrad haben sollen, würde sie ja fast jeder sofort kaufen.
Nur wo sind sie?
Und dass herkömmliche Siliziummodule zwar gut, aber nicht der Weisheit letzter Schluss sein müssen, ist auch klar. Bisher haben diese sich aber eben in der Praxis und am Markt bewährt.