Wie eine Bleicarboxylat-Passivierung große Perowskit-Solarmodule effizienter macht

Ein Forschungsteam der Universität Nanjing unter Leitung von Xiao Ke und Hairen Tan hat gemeinsam mit Renshine einen wichtigen Schritt bei der Vergrößerung von Perowskit-Photovoltaik gemeldet. In einer am 12. August 2026 online veröffentlichten Nature-Studie beschreibt die Gruppe ein Perowskit-Einfachmodul mit 0,72 m² Fläche, 22,0 Prozent zertifiziertem Gesamtflächen-Wirkungsgrad und 158,4 Watt stationärer Leistung. 101415

Die Bedeutung des Ergebnisses liegt weniger in einem neuen Rekord für eine kleine Laborzelle als in der Übertragung auf eine Modulgröße von 1,2 × 0,6 Metern. Genau an dieser Stelle klafft bei Perowskit-Solarzellen bislang häufig eine Lücke: Kleine Bauteile können sehr hohe Wirkungsgrade erreichen, während bei großen Flächen eine gleichmäßige Beschichtung, stabile Grenzflächen und die industrielle Prüfbarkeit schwieriger werden.

Der Herstellungsprozess: drei Lösungsmittel und Vakuum-Kristallisation

Die Forschenden setzten zunächst auf eine Vorläuferlösung aus drei Lösungsmitteln:

• 2-Methoxyethanol
• 1,3-Dioxolan
• Dimethylsulfoxid (DMSO)

Zusammen mit einer vakuumunterstützten Kristallisation sollte dieses System einen möglichst gleichmäßigen Perowskit-Film erzeugen. Nach Angaben der Universität Nanjing bildete sich dabei spontan eine an Formamidiniumiodid (FAI) angereicherte Oberflächenschicht, die als schützende Basisschicht beschrieben wird. Anschließend behandelte das Team die Oberfläche mit Bleicarboxylaten. 1

Unter den eingesetzten Passivierungsmaterialien wird insbesondere Bleidioleat mit der chemischen Formel Pb(OA)₂ genannt. 56 Die Passivierung soll Defekte an der Perowskit-Oberfläche verringern und den Übergang zwischen der lichtabsorbierenden Schicht und den angrenzenden Transportschichten verbessern.

Die wichtigsten Messwerte

Die Studie berichtet zwei zentrale Ergebnisse, die wegen ihrer unterschiedlichen Flächendefinition getrennt betrachtet werden müssen:

• 24,0 Prozent zertifizierter Wirkungsgrad bei einem Modul mit 810 cm² Öffnungsfläche. 14
• 22,0 Prozent zertifizierter Gesamtflächen-Wirkungsgrad bei einem 0,72 m² großen Modul mit den Abmessungen 1,2 × 0,6 Meter. 1014

Das große Modul lieferte unter Standardtestbedingungen außerdem 158,4 Watt stationäre elektrische Leistung. 514

Der Unterschied zwischen Öffnungsfläche und Gesamtfläche ist entscheidend. Bei der Öffnungsfläche wird nur der tatsächlich zur Stromerzeugung vorgesehene Bereich berücksichtigt. Der Wert von 22,0 Prozent bezieht sich dagegen auf die gesamte Modulfläche. Beide Angaben sind daher nicht ohne Weiteres miteinander vergleichbar.

Warum Bleicarboxylate für große Flächen interessant sind

Perowskit-Schichten können Defekte und chemisch empfindliche Grenzflächen aufweisen. Diese begünstigen die Rekombination von Ladungsträgern und führen zu Leistungsverlusten. Auf einer kleinen Zelle lässt sich eine Passivierung relativ einfach gleichmäßig aufbringen; bei einer Fläche von beinahe einem Quadratmeter wird das deutlich anspruchsvoller.

Die verfügbaren Berichte unterscheiden die Bleicarboxylat-Strategie von herkömmlichen ammoniumbasierten Passivierungsmitteln. Demnach liegt das Material nicht nur als oberflächliche Beschichtung auf, sondern reagiert mit dem Perowskit und bildet chemische Bindungen. Außerdem werden eine bessere energetische Anpassung der Grenzflächen, effizienterer Ladungstransport und eine gleichmäßigere Behandlung großer Modulflächen als mögliche Vorteile genannt. 15

Diese Beschreibung liefert eine plausible Erklärung für die Skalierbarkeit des Verfahrens. Die vorliegenden Quellenauszüge enthalten jedoch keinen vollständigen quantitativen Vergleich mit ammoniumbasierten Halogenid-Passivierungen. Auch getrennte, umfassende Messreihen zu Feuchtigkeit, Hitze, Dauerbeleuchtung und thermischen Zyklen liegen in der bereitgestellten Beleglage nicht vor. Eine allgemeine Überlegenheit unter allen Belastungen lässt sich daraus daher nicht ableiten.

Haltbarkeit und standardisierte Prüfungen

Laut den verfügbaren Berichten bestanden die Module die vollständigen Prüfserien nach IEC 61215 und IEC 61730. IEC 61215 umfasst die Qualifikation von Photovoltaikmodulen unter verschiedenen Belastungen; IEC 61730 bezieht sich vor allem auf Sicherheitsanforderungen. Die bestandenen Prüfungen sind deshalb relevant, weil sie über eine reine Wirkungsgradmessung hinausgehen. 19

Ein Bericht nennt außerdem einen verbleibenden Wirkungsgrad von 96 Prozent des Ausgangswerts nach 2.200 Stunden Maximum-Power-Point-Tracking. 4 Das ist ein nützlicher Hinweis auf die Betriebsstabilität. Die bereitgestellten Informationen reichen jedoch nicht aus, um sämtliche Testbedingungen zu rekonstruieren oder das Ergebnis direkt mit einem Siliziummodul unter identischen Bedingungen zu vergleichen.

Was sich über den Freilandbetrieb sagen lässt

Einige Berichte schreiben den Perowskit-Modulen bei Freilandtests eine höhere Stromerzeugung pro installierter Leistung als gemeinsam am selben Standort eingesetzten kristallinen Siliziummodulen zu. 111415

Die vorliegenden Belege bestätigen allerdings nicht die in der ursprünglichen Fragestellung genannten detaillierten Vergleichsdaten für März bis Mai 2026 – insbesondere nicht den konkreten Vergleich einer 1-MW-Perowskit-Anlage mit einer 3,5-MW-Siliziumanlage. Ebenso fehlen monatliche Ertragswerte pro Leistungseinheit und belastbare quantitative Angaben dazu, wie sich ein möglicher Vorteil mit Temperatur oder Einstrahlungsstärke verändert.

Die vorsichtige Schlussfolgerung lautet daher: Die Quellen berichten über Freilauf- beziehungsweise Freilanddaten, die bei der Erzeugung pro installierter Leistung zugunsten der Perowskit-Module ausfallen. Die vollständige monatliche Gegenüberstellung und ihr Zusammenhang mit den Wetterbedingungen lassen sich mit dem vorliegenden Material jedoch nicht überprüfen.

Einordnung in den Forschungsstand

Die Nature-Arbeit ist vor allem als Meilenstein für großflächige Module und die Integration eines skalierbaren Herstellungsprozesses zu verstehen. Der Wert ist nicht direkt mit jedem Wirkungsgrad einer kleinen Einzelzelle, eines Tandem-Bauteils oder eines Moduls mit abweichender Flächendefinition vergleichbar.

Die vorliegende Beleglage bestätigt weder den geforderten Vergleich mit einem früheren 17,2-Prozent-Ergebnis des Teams in Science noch den genannten zertifizierten Rekord von 28,04 Prozent für ein Perowskit-organisches Tandemmodul der Chinesischen Akademie der Wissenschaften. Diese Angaben sollten daher nicht als gesicherter Bestandteil der aktuellen Einordnung dargestellt werden.

Fazit

Der belastbare Kern des Ergebnisses ist klar: Die Universität Nanjing und Renshine kombinierten ein Lösungsmittelsystem aus 2-Methoxyethanol, 1,3-Dioxolan und DMSO, eine vakuumunterstützte Kristallisation und eine Passivierung mit Bleicarboxylaten. Damit entstand ein 0,72 m² großes Perowskit-Modul mit 22,0 Prozent zertifiziertem Gesamtflächen-Wirkungsgrad und 158,4 Watt stationärer Leistung. Ein kleineres Modul erreichte 24,0 Prozent, zudem bestanden die Module laut den Berichten die Prüfungen nach IEC 61215 und IEC 61730. 14514

Das macht die Arbeit zu einem bemerkenswerten Ergebnis für Perowskit-Module im Metermaßstab. Weitergehende Aussagen über eine bessere Degradation als bei anderen Passivierungsmitteln, konkrete Freilanderträge, den Einfluss von Temperatur und Einstrahlung sowie historische oder Tandem-Rekorde benötigen dagegen die vollständige Studie oder zusätzliche Primärdaten.