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 im Verbund mit der Technischen Universität (TU) Berlin und dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (FISE). 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. 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.
Die Studie belegt zudem, dass die Umweltverträglichkeit eines Perowskit-Silizium-Moduls maßgeblich vom Energieverbrauch bei der Erzeugung der Siliziumwafer beeinflusst wird. Oxford PV stellte für die Studie die Perowskit-auf-Silizium-Module und Prozessdaten aus seiner Serienfertigung in Deutschland zur Verfügung. „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.“
Weitere Informationen auf www.oxfordpv.com
Quelle: Pressetext