Langzeittest zeigt: Perowskit-Solarzellen schwächeln im Winter – aber nur ein bisschen
Berlin – Perowskit-Solarzellen gelten als vielversprechende Hoffnungsträger der Photovoltaik: günstig, effizient und leicht herzustellen. Doch wie verhalten sie sich unter realen Wetterbedingungen über längere Zeiträume hinweg? Ein Forschungsteam am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) hat diese Frage nun mit einem vierjährigen Dauertest auf dem Dach eines Institutsgebäudes untersucht – die bislang längste Messreihe ihrer Art.
Das Ergebnis: Während Perowskit-Zellen in den Sommermonaten konstant hohe Leistungen erzielen, zeigen sie im Winter deutliche Schwankungen. In der dunklen Jahreszeit sank die Effizienz der getesteten Zellen zeitweise um bis zu 30 %. Im Sommer hingegen blieb sie über die Jahre hinweg bemerkenswert stabil – mit nur etwa zwei Prozent absolutem Rückgang über vier Jahre.
Warum der Winter den Zellen zusetzt
Das Team um Dr. Carolin Ulbrich und Dr. Mark Khenkin fand mehrere Ursachen für die saisonale Schwäche. Ein entscheidender Faktor: die veränderte Zusammensetzung des Sonnenlichts im Jahresverlauf. „In unseren Breiten nimmt der Anteil des roten Lichts im Winter stark zu, während Perowskit-Solarzellen besonders gut blaues Licht verwerten können“, erklärt Khenkin. „Zudem reagieren Perowskit-Zellen sensibel auf Temperaturwechsel und zeigen im Tagesverlauf oft reversible Wirkungsgradänderungen – das verstärkt die jahreszeitlichen Effekte zusätzlich.“
Testaufbau unter realen Bedingungen
Die Messungen fanden auf einer Freiluft-Teststation am HZB statt, die im Rahmen des TAPAS-Projekts gemeinsam mit der Universität Ljubljana aufgebaut wurde. Dort wurden kleine, in Glas verkapselte Perowskit-Zellen kontinuierlich vermessen – unabhängig von Wetter, Tageszeit und Jahreszeit. Die Zellen stammten aus der Forschungsgruppe von Dr. Eva Unger. Die Datenanalyse übernahm Doktorand Marko Remec.
Ein wichtiger Schritt zur Praxisreife
„Diese Langzeitstudie liefert einen zentralen Baustein, um das Verhalten von Perowskit-Zellen unter realen Einsatzbedingungen besser zu verstehen“, sagt Projektleiterin Ulbrich. „Gerade weil erste Produkte bereits auf den Markt kommen, ist dieses Wissen essenziell, um realistische Energieerträge vorherzusagen und die Technologie weiterzuentwickeln.“
Ein weiterer Hoffnungsschimmer: In äquatornahen Regionen, wo sich das Lichtspektrum im Jahresverlauf weniger stark ändert, könnten Perowskit-Zellen künftig besonders konstante Erträge liefern – ein Vorteil für die globale Energiewende.
Originalpublikation:
Remec M, Khenkin M, Erdil U, Emery Q, Paramasivam G, Unger E, Schlatmann R, Albrecht S, Topič M, Ulbrich C (2025): Seasonality in Perovskite Solar Cells: Insights from 4 Years of Outdoor Data, Advanced Energy Materials.
DOI: 10.1002/aenm.202501906
