Sollte es passieren, sollte die Kommerzialisierung kommen, dann wird es bestimmt einen Nobelpreis geben, denkt Michael Saliba. Der Professor, Jahrgang 1983, sitzt in seinem Büro, er leitet das Institut für Photovoltaik an der Uni Stuttgart, Campus Vaihingen. Sein Spezialgebiet könnte die Photovoltaik revolutionieren. Der Nobelpreis, den es dafür vermutlich geben würde, ginge an Leute, die Michael Saliba persönlich kennt.
„Es ist eine Disruption, die möglich ist“, sagt er über sein Fachgebiet: Perowskite, eine Art Wunderstoffe. Dabei handelt es sich um Halbleiter-Stoffe, die in der Mischung eine charakteristische kristalline Struktur bilden. Trägt man Perowskit als Tinte auf eine Siliziumzelle auf, steigt deren Effizienz deutlich.
Gezielt wird Blauanteil des Sonnenlichts abgefangen
Während herkömmliche Siliziumzellen physikalisch an ihre Grenzen stoßen, fängt die zusätzliche Perowskit-Schicht gezielt den Blauanteil des Lichts ab. Laut Saliba lässt sich der Wirkungsgrad so perspektivisch auf über 40 Prozent steigern, also weit mehr als das, was Silizium allein leisten kann.
Die Tandem-Module – hier auf dem Dach der Uni Stuttgart – sind vergleichsweise dünn. Foto: Ferdinando Iannone/Lichtgut
Um zu zeigen, womit er sich befasst, stellt sich Michael Saliba im Büro an seine Notiztafel-Wand. Die Zeichen und Schaubilder verraten, dass er öfter verbildlicht, was er erklärt. Die Silizium-Schicht sei so breit wie drei Haare.
Die Perowskit-Haube habe nur die Dicke eines Hundertstels eines Haares. Sie aufzubringen, sei „ein hoch komplexer Schritt“, sagt Michael Saliba. In Baden-Württemberg habe man aber durchaus die Expertise, was Präzisionsbeschichtungen von Oberflächen angehe.
Im Kreis Göppingen aufgewachsen, in Stuttgart studiert
Michael Saliba ist in Eislingen (Kreis Göppingen) aufgewachsen, er hat auf demselben Campus in Stuttgart-Vaihingen, auf dem er heute lehrt, Mathematik und Physik studiert. Vom Institut für Photovoltaik, das damals anders hieß, wusste er noch nichts. Mit den Perowskiten kam er später, in Oxford, in Berührung.
Als das Forschungsfeld gegründet wurde, war er in der Forschungsgruppe, die sich als eine der ersten mit dieser Stoffgruppe befasste. 2009 habe es nur eine Publikation dazu aus Japan gegeben, sagt Saliba. „Heute sind es 15 am Tag.“
Mehr oder weniger zufällig entdeckten sie damals die interessanten Eigenschaften der Perowskite. Als er dann Jahre später in China dabei war, als erste Solarzellen damit gefertigt wurden, „das war schon toll, wir waren alle gerührt“.
Die Perowskite haben längst Fuß gefasst. „Sie sind nach nur zehn bis 15 Jahren Forschung nun nah an der Marktreife für spezielle Anwendungen“, sagt Saliba. Nur wann es passiert – „das ist noch nicht exakt absehbar“. Bis dato gibt es noch keinen Hersteller, der solche Tandem-Module kommerziell vertreibt. Alle Modulhersteller hätten die Perowskit-Option aber auf dem Schirm, sagt Saliba: „Die Silizium-Community begreift Perowskite als Verbesserung ihres Produkts.“
Das Problem derzeit ist allerdings, dass es schlicht noch keine Langzeiterfahrungen gibt. Niemand kann und will bisher garantieren, wie viele Jahrzehnte die Module unter freiem Himmel überstehen. „Wir schätzen aktuell, dass sie zehn bis 20 Jahre stabil sein könnten“, sagt Saliba. Zum Vergleich: Herkömmliche Silizium-Module halten heute meist 30 Jahre und länger.
In Deutschland geht es viel um Grundlagenforschung
„Auf dem Dach der Uni Stuttgart am Campus Vaihingen fangen Perowskit-Module bereits Sonnenenergie ein. Bisher gibt es die Module nur zu Forschungszwecken. Zum Beispiel für Untersuchungen zur Stabilität.
Während Michael Saliba in China miterlebt hat, wie Modulproduktionen in nur neun Monaten aus dem Boden gestampft werden, „liegt der Fokus in Deutschland auf technologischer Präzision und Grundlagenverständnis“, so Saliba. „Dass der Transfer in die Wirtschaft aber bereits läuft, beweist das Stuttgarter Start-up Perosol.“ Direkt aus der Uni heraus arbeiten die Gründer daran, die Herstellung der Ausgangsmaterialien für diese neue Generation von Solarzellen zur Marktreife zu bringen.