AntwortenVeröffentlicht18 Quellen
Wie ein chinesisches Forschungsteam den Wirkungsgrad von Tandem-Solarzellen auf 28,04 Prozent steigerte
Ein Team der Chinesischen Akademie der Wissenschaften unter Leitung von Li Yongfang und Meng Lei erreichte einen zertifizierten Dauerwirkungsgrad von 28,04 Prozent – laut den vorliegenden Berichten ein Weltrekord für... Eine sogenannte Gesamtphasen Strategie soll Defekte während der Materialvorbereitung, des Schicht...
Veröffentlicht vonBearbeitet mit GPT-5.6 LunaBilder erstellt mit GPT Image 1.5
Forschungsantwort
Wichtige Erkenntnisse
- Ein Team der Chinesischen Akademie der Wissenschaften unter Leitung von Li Yongfang und Meng Lei erreichte einen zertifizierten Dauerwirkungsgrad von 28,04 Prozent – laut den vorliegenden Berichten ein Weltrekord für...
- Eine sogenannte Gesamtphasen Strategie soll Defekte während der Materialvorbereitung, des Schichtwachstums und des späteren Betriebs kontrollieren und die lichtbedingte Halogenid Phasentrennung unterdrücken.
- Nach 625 Stunden kontinuierlicher Beleuchtung behielt die Solarzelle noch 90 Prozent ihres ursprünglichen Wirkungsgrads.
- Die leichte, potenziell flexibel und per Lösung verarbeitbare Architektur könnte langfristig für gebäudeintegrierte Photovoltaik, Wearables, Drohnen und Raumfahrtsysteme interessant sein – ist aber noch nicht für den...
KI-Prompt
openai.comCreate a landscape editorial hero image for this Studio Global article: What did the Chinese Academy of Sciences team led by Academician Li Yongfang and researcher Meng Lei achieve, as reported in Nature on Augus. Article summary: The CAS team led by Li Yongfang and Meng Lei reported a record perovskite–organic tandem solar cell: a certified steady-state power-conversion efficiency of 28.04%. The reported Nature publication date appears to be July. Topic tags: general, academic, general web. Style: premium digital editorial illustration, source-backed research mood, clean composition, high detail, modern web publication hero. Use reference image context only for broad subject, composition, and topical grounding; do not copy the exact image. Avoid: logos, brand marks, copyrighted characters, real person likenesses, fake screenshots, UI text, readable text, watermarks, charts with fake num
Ein Forschungsteam am Institut für Chemie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS), geleitet von Akademiemitglied Li Yongfang und Forscher Meng Lei, hat für eine Perowskit-Organik-Tandemsolarzelle einen zertifizierten Dauerwirkungsgrad von 28,04 Prozent erreicht. Das Ergebnis wird als Weltrekord für diese Geräteklasse beschrieben. Die zugrunde liegende Studie erschien am 13. Juli 2026 in Nature – nicht am 21. August. 18
20
Der Erfolg ist nicht nur wegen der hohen Zahl bemerkenswert. Die Forschenden nahmen sich zugleich eines der größten Probleme von Perowskiten mit großer Bandlücke an: Unter Lichteinwirkung können sich Halogenid-Ionen neu verteilen. Dadurch entstehen Bereiche mit unterschiedlichen Bandlücken, was die Leistung während des Betriebs beeinträchtigen kann.
Die wichtigsten Kennzahlen
Die monolithische Tandemzelle erreichte im Spitzenwert einen Wirkungsgrad von 28,80 Prozent. Der entscheidende, extern zertifizierte Dauerwirkungsgrad lag bei 28,04 Prozent. 18 Vor der Integration in die organische Unterschicht erzielte die Perowskit-Oberschicht mit großer Bandlücke zudem eine ungewöhnlich hohe Leerlaufspannung für diesen Zelltyp.
26
Auch bei der Stabilität meldete das Team einen wichtigen Fortschritt: Nach 625 Stunden kontinuierlicher Beleuchtung verfügte die Zelle noch über 90 Prozent ihres anfänglichen Wirkungsgrads. 18
28
Diese Werte beziehen sich allerdings auf eine Solarzelle im Labor. Sie sind kein Beleg dafür, dass die Technologie bereits für die industrielle Massenproduktion oder für Raumfahrtmissionen bereit ist.
Warum zwei Solarzellen besser zusammenarbeiten können
Eine Tandemsolarzelle kombiniert zwei lichtaktive Teilschichten, die unterschiedliche Bereiche des Sonnenspektrums aufnehmen. Im vorliegenden Aufbau liegt eine Perowskitschicht mit großer Bandlücke über einer organischen Solarzelle mit kleinerer Bandlücke.
- Die Perowskit-Oberschicht absorbiert vor allem energiereichere Photonen.
- Die organische Unterschicht nutzt einen Teil des energieärmeren Lichts, das die obere Schicht durchdringt.
So lässt sich das Sonnenspektrum besser ausschöpfen, als es mit nur einem Absorber möglich wäre. Perowskit-Organik-Tandemzellen bestehen typischerweise aus einer Perowskit-Teilschicht mit großer Bandlücke und einer organischen Teilschicht mit kleinerer Bandlücke, die in Reihe geschaltet sind. 25
Die Eigenschaften der organischen Schicht können außerdem dazu beitragen, die Perowskit-Komponente gegenüber bestimmten Umwelteinflüssen abzuschirmen. Wie stark dieser Effekt ausfällt, hängt jedoch vom vollständigen Schichtaufbau und den jeweiligen Betriebsbedingungen ab.
Der eigentliche Durchbruch: Defekte über den gesamten Lebenszyklus kontrollieren
Mischhalogenid-Perowskite mit großer Bandlücke sind für Tandemzellen besonders interessant, weil sich ihre Bandlücke an die darunterliegende Solarzelle anpassen lässt. Ihre Stabilität unter Beleuchtung bleibt jedoch eine zentrale Herausforderung.
Das CAS-Team verfolgte nach eigenen Angaben eine Strategie der Regulierung in allen Phasen. Defekte sollten nicht erst nach der Herstellung des Films behandelt werden. Stattdessen wollten die Forschenden die entsprechenden Prozesse bereits bei der Materialvorbereitung, während des Schichtwachstums und im späteren Betrieb beeinflussen. Zum Einsatz kam ein lichtumwandelbarer Zusatzstoff, der die Mischhalogenid-Perowskitphase stabilisieren soll. 17
18
21
Das Ziel bestand darin, die lichtgetriebene Umverteilung der Halogenid-Ionen zu bremsen. Dadurch sollen sich weniger Bereiche mit abweichenden Bandlücken bilden – und sowohl die Spannung der Perowskit-Teilschicht als auch die Leistung der Tandemzelle unter Beleuchtung erhalten bleiben. 17
18
Dieser Ansatz ist deshalb relevant, weil Effizienz und Haltbarkeit bei Perowskit-Tandems eng zusammenhängen. Ein Rekordwert, der nur zu Beginn eines Tests erreicht wird, ist für die Praxis wenig aussagekräftig, wenn sich die aktive Schicht unter Sonnenlicht schnell verändert.
Dünn, leicht und flexibel – aber noch nicht massentauglich
Perowskit- und organische Photovoltaikschichten können grundsätzlich aus Lösungen aufgetragen werden. Verfahren wie Schlitzdüsenbeschichtung (Slot-Die-Coating) oder Rolle-zu-Rolle-Verarbeitung könnten daher langfristig eine Herstellung dünner, leichter und mechanisch anpassungsfähiger Bauteile ermöglichen. Der aktuelle Rekord selbst beweist jedoch noch keine Produktion im industriellen Maßstab.
Frühere Arbeiten haben bereits starre und flexible Perowskit-Organik-Tandemzellen vorgestellt. Das erklärt, warum diese Architektur für die flexible Photovoltaik als interessant gilt. 10
Mögliche Einsatzfelder sind:
- Photovoltaik auf gekrümmten Gebäudeoberflächen;
- tragbare oder körpernah anpassbare Stromquellen;
- leichte Energiesysteme für Drohnen; und
- Raumfahrtstrukturen, bei denen Gewicht und Stauraum entscheidend sind.
In solchen Anwendungen zählt nicht zwangsläufig der höchste Wirkungsgrad allein. Eine Solarzelle, die leicht, faltbar oder an eine gekrümmte Oberfläche anpassbar ist, könnte dort Vorteile bieten, wo starre Module nur schwer zu transportieren oder zu installieren sind.
Sind aufrollbare Satelliten-Solararrays realistisch?
Das Konzept ist technisch plausibel: Leichte, flexible Solararrays könnten für den Start gefaltet oder aufgerollt und anschließend im Orbit entfaltet werden. Der Wert von 28,04 Prozent darf jedoch nicht als Nachweis einer Weltraumtauglichkeit verstanden werden.
Vor einem Einsatz im All wären unter anderem folgende Prüfungen notwendig:
- Widerstandsfähigkeit gegenüber ultravioletter Strahlung und Teilchenstrahlung;
- Stabilität im Vakuum sowie die Kontrolle von Ausgasungen;
- Beständigkeit gegenüber wiederholten Temperaturwechseln;
- mechanische Robustheit während Start, Entfaltung und Betrieb; und
- gleichbleibende Leistung über größere Flächen und in miteinander verschalteten Modulen.
Die vorliegenden Berichte belegen einen zertifizierten Effizienzrekord und eine Stabilitätsmessung unter kontinuierlicher Beleuchtung. Sie belegen nicht die Qualifikation für die extremen Bedingungen im Weltraum. Diese Unterscheidung ist entscheidend, wenn aus einer kleinen Rekordzelle ein einsatzfähiges Flug- oder Satellitensystem werden soll.
Der nächste Schritt: vom Rekordstück zum Modul
Die nächste große technische Hürde dürfte die reproduzierbare Skalierung sein. Der Wirkungsgrad einer kleinen Laborzelle muss sich zunächst auf gleichmäßige Teilmodule und anschließend auf flexible Module mit zuverlässigen Verbindungen und einer geeigneten Verkapselung übertragen lassen.
Danach muss sich zeigen, wie der komplette Aufbau unter realistischen Kombinationen aus Hitze, Licht, Feuchtigkeit, Biegung, Vakuum und Strahlung verhält. Erst wenn die Leistung auch auf größeren Flächen wiederholbar ist und die Belastungen des vorgesehenen Einsatzes übersteht, wird aus einer leistungsstarken Solarzelle ein praxistaugliches Produkt.
Das Ergebnis des CAS-Teams steht damit für zwei Fortschritte zugleich: für einen zertifizierten Dauerwirkungsgrad-Rekord von 28,04 Prozent bei Perowskit-Organik-Tandemzellen und für eine Materialstrategie, die Perowskite mit großer Bandlücke unter Lichteinwirkung stabiler machen soll. Wie weitreichend der Durchbruch tatsächlich ist, wird sich erst bei der Fertigung im größeren Maßstab und bei anwendungsspezifischen Zuverlässigkeitstests zeigen.
Studio Global AI
Setzen Sie Ihre Recherche fort
Diese Seite enthält eine quellengestützte Antwort, die Sie in Studio Global fortsetzen können.
Die Leute fragen auch
Wie lautet die kurze Antwort auf „Wie ein chinesisches Forschungsteam den Wirkungsgrad von Tandem-Solarzellen auf 28,04 Prozent steigerte“?
Ein Team der Chinesischen Akademie der Wissenschaften unter Leitung von Li Yongfang und Meng Lei erreichte einen zertifizierten Dauerwirkungsgrad von 28,04 Prozent – laut den vorliegenden Berichten ein Weltrekord für...
Was sind die wichtigsten Punkte, die zuerst validiert werden müssen?
Ein Team der Chinesischen Akademie der Wissenschaften unter Leitung von Li Yongfang und Meng Lei erreichte einen zertifizierten Dauerwirkungsgrad von 28,04 Prozent – laut den vorliegenden Berichten ein Weltrekord für... Eine sogenannte Gesamtphasen Strategie soll Defekte während der Materialvorbereitung, des Schichtwachstums und des späteren Betriebs kontrollieren und die lichtbedingte Halogenid Phasentrennung unterdrücken.
Was soll ich als nächstes in der Praxis tun?
Nach 625 Stunden kontinuierlicher Beleuchtung behielt die Solarzelle noch 90 Prozent ihres ursprünglichen Wirkungsgrads.