Der australische Hersteller von Solarzellen der dritten Generation Dyesol hat mittelfristig die Kosten für Solarstrom aus Perowskit-Solarzellen auf sechs bis acht Cent pro Kilowattstunde zu senken. Das haben die Experten von Dyesol in einer Studie berechnet. Die Solarzellen bestehen aus mehreren extrem dünnen Schichten eines Lichtabsobers. Dieser setzt sich zusammen aus organischen Methylammoniumverbindungen und anorganischen Bleihalogeniden. Die Kristallstruktur ähnelt dabei der von Kalziumtitanat. Das Mineral weißt eine kubische Kristallstruktur auf, die aber aufgrund des zu kleinen Radius der Kalziumionen verzerrt ist.
Strompreis hängt von verschiedenen Faktoren ab
Die Entwickler in Queanbeyan haben konkrete Preise für den Sonnenstrom ausgerechnet. Dieser ist natürlich abhängig vom Standort und dem Preis der Module. Auf diese Weise haben die Australier die Levelized Costs of Energy (LCOE) für Strom aus Perowskitzellen errechnet. In diese Berechnung fließen die Investitionskosten für die Installation der Anlage und die Lebensdauer der Module ein. Ein zentraler Faktor bei der Berechnung der LCOE ist außerdem der Wirkungsgrad der Module.
Konkret liegt der Preis für den Solarstrom an der sonnigen westaustralischen Küste zwischen 6,4 und sieben Cent pro Kilowattstunde. Dort scheint die Sonne am intensivsten. Die Sonneneinstrahlung nimmt nach Osten und Süden hin ab, so dass die Kosten für den Solarstrom aus Modulen mit Perowskitzellen in der Hauptstadt Canberra zwischen 7,24 und ach Cent pro Kilowattstunde liegen.
100 Megawatt Produktionskapazität als Eingangsgröße
Um diese Strompreise zu erreichen, muss die Technologie allerdings noch einige Hürden nehmen. So haben die Australier ihre Preise auf der Basis einer Produktionsanlage mit einer Kapazität von jährlich 100 Megawatt berechnet, die in Australien steht. „Die Produktionskosten haben wir auf der Basis unserer eigenen Modelle vom Perowskitzellen und unserer umfangreichen Datenbasis errechnet, die wir im Laufe der Aufskalierung der Technologie gesammelt haben“, erklären die Australier. Diese Preise erreicht die Technologie somit nur, wenn sie in die Massenfertigung überführt wird. In der Massenfertigung geht Dyesol davon aus, dass die Modulpreise umgerechnet zwischen 14 und 18 Eurocent liegen.
Lücke zwischen Labor und Massenfertigung schließen
Mit dieser Produktionskapazität und diesen Modulpreisen als Basis haben sie den LCOE-Rechner der Australischen Agentur für Erneuerbare Energien (ARENA) gefüttert und so die Kosten für Solarstrom aus einer Anlage berechnet, die 20 Megawatt leistet. Das Modell wurde für Modulwirkungsgrade von zehn, zwölf und 14 Prozent durchgeführt. Das sind angesichts der Schwierigkeiten bei der Überführung von Laborwirkungsgraden in die Massenfertigung sehr optimistische Werte. Gerade aus den bisherigen Erfahrungen mit den Solarzellen der dritten Generation haben sich die Australier damit viel vorgenommen. Denn aus der organischen Photovoltaik ist bekannt, dass die Herausforderung das gleichmäßige Aufbringen der einzelnen Halbleiterschichten ist. Das geht mit einer kleinen Laborzelle viel einfacher, als wenn großflächig Substrate im schnellen Rolle-zu-Rolle-Verfahren beschichtet werden müssen. „Angesichts der derzeitigen Wirkungsgrade von über 20 Prozent in Labortests, der steilen Verbesserungskurve und der beträchtlichen Fortschritte, die Dyesol bei der Aufskalierung der Technologie macht, sind die angesetzten Wirkungsgrade aber durchaus angemessen“, begründet Dyesol die optimistischen Eingangsgröße für den Modulwirkungsgrad.
ARENA steigt mit Fördermitteln ein
Dyesol will jetzt die Technologie weiterentwickeln und tatsächlich bis zur Massenfertigung treiben. Unterstützung bekommt das Unternehmen von der ARENA, die immerhin 450.000 Australische Dollar (knapp 300.000 Euro) als Fördermittel in die Weiterentwicklung der Technologie investiert. Im Zentrum der Weiterentwicklung stehen dabei die Verbesserung des Wirkungsgrades und der Haltbarkeit der Perowskitzellen und Module. Die ARENA knüpft ihre Unterstützung für Dyesol allerdings an die Voraussetzung, dass das Unternehmen konkrete Perspektiven aufzeigen kann, wie viel der Solarstrom aus den Zellen tatsächlich kostet. Diese Vorgabe hat Dyesol mit der jetzigen Studie erfüllt. „Die Ergebnisse bestätigen, dass die Photovoltaiktechnologie mit Perowskitzellen das Potential besitzt, äußerst wettbewerbsfähige Energiekosten zu erzielen, wenn die Massenproduktion erreicht ist“, betonen die Australier. „Bei unseren Berechnungen muss man aber beachten, dass diese Modellbildung davon ausgeht, dass es keine Fördermittel für die Stromerzeugung wie Carbon Credits, Steuergutschriften oder Einspeisevergütungen gibt.“ Die Australier gehen sogar so weit, die Perowskitphotovoltaik als eine disruptive Technologie zu bezeichnen. Sie gehen also davon aus, dass die Perowskitzellen, wenn sie in der Massenfertigung angekommen sind, durchaus das Potenzial haben, die bisherigen Photovoltaiktechnologien aus dem Markt zu drängen. Ob dieser Optimismus tatsächlich gerechtfertigt ist, müssen die Australier allerdings erst einmal zeigen, indem sie tatsächlich eine Massenfertigung von Perowskitzellen mit guten Wirkungsgraden auf die Beine stellen. (Sven Ullrich)
