Neue Super-Solarzellen sollen Japans Energiewende beschleunigen

Japan setzt auf flexible Super-Solarzellen für die Energiewende. Perowskit-Technologie könnte 2040 schon 20 Atomreaktoren ersetzen. Doch gelingt der Durchbruch?

Japan plant einen gewaltigen Wandel bei der Nutzung von Solarenergie. Möglich werden soll dies durch den Einsatz von Perowskit-Solarzellen (PSCs).

Die Technologie könnte die Art und Weise, wie Solarenergie genutzt wird, grundlegend verändern und soll dem Land ermöglichen, bis 2040 die Leistung von 20 Kernreaktoren (rund 20 Gigawatt) an Strom durch die Sonne zu erzeugen, berichtet die japanische Nachrichtenseite Kyodo News.

Aufstrebende Technologie

PSCs unterscheiden sich grundlegend von herkömmlichen Solarzellen. Dank ihrer hohen Anpassungsfähigkeit, ihres geringen Gewichts sowie ihrer Biegsamkeit und Flexibilität in der Herstellung lassen sich PSCs leicht in städtische Umgebungen integrieren, wo traditionelle Solarpaneele im japanischen Kontext aufgrund der engmaschigen Besiedelung wenig praktikabel sind.

Sie können dank ihrer halbdurchsichtigen und leichten Bauweise an Gebäudewänden und Fenstern, auf Autodächern und an Straßenlaternen installiert werden, so dass diese Flächen zur Energiegewinnung genutzt werden können.

Ihr Wirkungsgrad ist mit 26,1 Prozent inzwischen auf dem Niveau traditioneller Silizium-Einzelkristallpaneele: Tendenz weiter steigend, während Silizium weitgehend ausgereizt scheint.

Die Flexibilität von PSCs ermöglicht zudem den Aufbau von Hybridsystemen aus Wind- und Solarenergieanlagen, die die Effizienz erneuerbarer Energien weiter verbessern. Auch der Einsatz im Tandem mit Silizium-Paneelen ist möglich, womit sich der Wirkungsgrad aktuell auf über 35 Prozent steigern lässt.

Überwindbare Hindernisse

Im Mittelpunkt des Ansatzes steht Japans Position als zweitgrößter Iodproduzent der Welt. Iod ist ein notwendiger Bestandteil bei der Herstellung von Perowskit-Solarzellen. Dies ermöglicht eine unabhängige Lieferkette und bietet zukunftsweisende Entwicklungen für die heimische Industrie.

Allerdings gibt es noch Hindernisse. Vor allem die im Vergleich zu Silizium stark begrenzte Haltbarkeit und die hohen Anfangskosten sind zwei der größten Herausforderungen für PSCs, doch die Technologie verbessert sich stetig. Forscher arbeiten hierzu an Lösungen wie verbesserter Passivierungstechnologie und stabileren Materialkombinationen.

2024 präsentierte ein chinesischer Hersteller erstmals kommerzielle Perowskit-Zellen, die 12 Jahre ohne Leistungsabfall arbeiten sollen, wobei der Hersteller immerhin zehn Jahre Garantie gibt. Für einen Zeitraum von 25 Jahren soll der Leistungsabfall nicht plötzlich, sondern linear erfolgen.

Auch die Herstellungskosten dürften sich absehbar reduzieren. Prognosen gehen davon aus, dass die Kosten in Japan von aktuell 20 Yen (ca. 12 Eurocent) bis 2040 auf 10 Yen (ca. sechs Eurocent) pro Watt sinken werden.

Solare Revolution

Japan war einst Weltmarktführer in der Produktion von Solarmodulen, doch der Marktanteil ist aufgrund der Konkurrenz chinesischer Hersteller auf unter ein Prozent gefallen.

Mit der PSC-Technologie will Japan perspektivisch wieder eine stärkere Position einnehmen. Unterstützt von der Regierung entwickelt Sekisui Chemical Co. derzeit fortschrittliche PSC-Module für den breiten Einsatz ab den 2030er Jahren.

Seit der Atomkatastrophe in Japan im März 2011 hat sich die Solarenergieszene des Landes rasant entwickelt. Heute trägt die Solarstromerzeugung fast 10 Prozent zur Gesamtenergieproduktion bei, verglichen mit einem Anteil von nur 1,9 Prozent im Jahr 2014.

Der aktuelle Energieplan sieht vor, diesen Anteil bis 2030 auf 36 bis 38 Prozent zu steigern. Die PSC-Technologie soll dabei eine große Rolle spielen, um diese Zahlen bis 2040 zu übertreffen.