LONGi bricht Solarrekord: 34,85 Prozent Wirkungsgrad

Solarforscher sprachen jahrzehntelang von der Shockley-Queisser-Grenze wie Physiker von einer unüberwindbaren Naturschranke: Mehr als 33,7 Prozent der Sonnenenergie würde eine Siliziumzelle niemals in Strom umwandeln können. Im April 2025 zertifizierte das US-amerikanische National Renewable Energy Laboratory (NREL) für eine Perowskit-Silizium-Tandemzelle des chinesischen Solarkonzerns LONGi einen Wirkungsgrad von 34,85 Prozent. Die Grenze ist Geschichte. Was das für Solaranlagen auf Dächern und für die Kosten der Energiewende bedeutet, lässt sich in Zahlen fassen.

Was die Shockley-Queisser-Grenze bedeutet

1961 berechneten die Physiker William Shockley und Hans-Joachim Queisser die theoretische Obergrenze für Solarzellen aus einem einzigen Halbleitermaterial: Maximal 33,7 Prozent der auftreffenden Sonnenenergie lassen sich in elektrischen Strom umwandeln. Den Rest verliert die Zelle als Wärme oder weil das Sonnenlicht Wellenlängen hat, die das Material nicht verwerten kann. Diese Grenze ist kein Fertigungsproblem, das sich mit besserer Technik überwinden ließe, sondern ein Naturgesetz.

Tandemzellen umgehen das Problem, indem sie zwei verschiedene Halbleitermaterialien übereinanderschichten. LONGis Zelle kombiniert klassisches Silizium mit Perowskit, einem kristallinen Material auf Bleibasis. Jede Schicht absorbiert einen anderen Teil des Sonnenspektrums: Das Perowskit nutzt das blaue und grüne Licht, das Silizium das rote und infrarote. Das theoretische Maximum solcher Tandemzellen liegt bei 43 Prozent, fast zehn Prozentpunkte über der Shockley-Queisser-Grenze für einfache Siliziumzellen.

Ein Rekord auf Raten

LONGis 34,85-Prozent-Wert kam nicht aus dem Nichts. Im November 2023 lag der NREL-zertifizierte Wirkungsgrad des Unternehmens bei 33,9 Prozent; im Juni 2024 zertifizierte das European Solar Test Installation einen Wert von 34,6 Prozent; im April 2025 schließlich 34,85 Prozent, abermals von NREL bestätigt. Drei Fortschritte in 18 Monaten, jeder davon über der bisherigen physikalischen Schallmauer.

Die Fortschritte kommen nicht nur aus dem Labor. Das britische Unternehmen Oxford PV lieferte im September 2024 die ersten kommerziellen Perowskit-Tandem-Module an US-amerikanische Versorgungsunternehmen aus. Ihr zertifizierter Modulwirkungsgrad liegt bei 26,9 Prozent, erheblich über handelsüblichen Siliziummodulen, die bei 20 bis 23 Prozent stagnieren. Für 2026 hat Oxford PV die Serienproduktion von 26-Prozent-Modulen angekündigt.

Offene Fragen: Blei und Haltbarkeit

Perowskit-Tandemzellen haben zwei bekannte Schwachstellen. Erstens enthalten sie Blei, ein Umweltgift, das bei Beschädigung der Zellen freigesetzt werden kann. Forschungseinrichtungen wie das Forschungszentrum Jülich arbeiten an bleifreien Alternativen auf Bismut- oder Zinnbasis, deren Wirkungsgrade aber bislang deutlich niedriger liegen. Zweitens ist die Langzeitstabilität unter realen Bedingungen noch nicht so gut belegt wie bei Siliziummodulen, die 25 bis 30 Jahre halten. Hersteller wie Oxford PV entwickeln Verkapselungstechniken, die das Perowskit vor Feuchtigkeit und UV-Strahlung schützen; Garantiezeiten vergleichbar mit Siliziumpanelen existieren noch nicht.

Im Vergleich: Wie schnell Solartechnik billiger und besser wurde

Solarstrom hat die stärkste Preissenkung aller Energietechnologien hinter sich. Nach Berechnungen des Marktanalysten Lazard kostete installierte Solarleistung 1976 noch rund 100 US-Dollar pro Watt; 2024 lag der Wert unter 0,30 US-Dollar, ein Rückgang um mehr als das Dreihundertfache in fünfzig Jahren. Heute ist Solarstrom in den meisten Weltregionen billiger als jede neue fossile Kraftwerkskapazität.

Bei der Effizienz war der Fortschritt langsamer, aber stetig: Erste kommerzielle Siliziumzellen kamen 1954 auf rund 6 Prozent Wirkungsgrad; heutige Serienprodukte erreichen 22 bis 23 Prozent, gut zehn Prozentpunkte unter der theoretischen Grenze. Tandemzellen verschieben diese Grenze nach oben. Jeder Prozentpunkt mehr Wirkungsgrad bedeutet weniger benötigte Dachfläche für dieselbe Strommenge und weniger Silizium und Aluminium pro Kilowattstunde über die Lebensdauer der Anlage.

Beim aktuellen Tempo: 40 Prozent noch in dieser Dekade

LONGi hat seinen Wirkungsgrad zwischen November 2023 und April 2025 um knapp einen Prozentpunkt pro Jahr gesteigert. Hält dieses Tempo an, wäre die 40-Prozent-Schwelle rechnerisch Anfang der 2030er-Jahre erreichbar. Bei 40 Prozent Wirkungsgrad würde ein Solardach mit identischer Fläche rund 74 Prozent mehr Strom liefern als ein heutiges Standardpanel mit 23 Prozent, bei nahezu gleichen Installationskosten.

Der Schritt vom Labor in die Massenproduktion bleibt die entscheidende Hürde. Oxford PV und die chinesischen Hersteller müssen zeigen, dass Perowskit-Tandemzellen im Gigawatt-Maßstab produzierbar und über zwei Jahrzehnte stabil sind. Gelingt das, gilt dieselbe Logik wie beim Preisrückgang: Was im Labor funktioniert, wird irgendwann billiger als alles andere.