16.09.2026, 15:25 Uhr

Wettlauf um den Wirkungsgrad: CalLab des Fraunhofer ISE bestätigt 152 Solarrekorde in 40 Jahren

Freiburg – Das Kalibrierlabor CalLab des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE feiert ein rundes Jubiläum: Seit den 1980er-Jahren vermisst das unabhängige Labor Solarzellen und -module und hat mehrfach Weltrekorde bei der Energieumwandlungseffizienz amtlich bestätigt, zuletzt für ein Hochleistungsmodul von Azur Space und Temicon.

Photovoltaik-Module und -Zellen durchlaufen vor Markteinführung und im Betrieb umfangreiche Prüfungen: Zertifizierungen, Degradationsanalysen und Kalibrierungen sichern ihre Leistungsangaben ab. Hersteller nutzen kalibrierte Referenzzellen zur Qualitätssicherung in der Produktion, Investoren stützen sich bei Lieferantenauswahl und Anlagenmonitoring auf die Ergebnisse. Internationale Ringvergleiche sichern zusätzlich die Messgenauigkeit ab. Nur wenige Einrichtungen weltweit sind dafür anerkannt, darunter das CalLab des Fraunhofer ISE in Freiburg.

152 Rekorde in 40 Jahren: Von 16,4 auf 34,4 Prozent

Seit 1986 vermisst das CalLab Solarzellen, seit 1991 auch PV-Module. In den vierzig Jahren seines Bestehens wurde im CalLab die Leistung tausender Zellen und Module unterschiedlichster Technologietypen kalibriert. Für 152 davon bestätigte das Labor einen Rekord, 66 bei PV-Modulen, insbesondere Siliziummodulen, 86 bei Solarzellen. Grundlage ist eine Auswertung der Solar Cell Efficiency Tables in den Versionen 1 bis 68 aus den Jahren 1992 bis 2026.

Der erste bestätigte Rekord war 1992 ein Mini-Silizium-Solarmodul mit 16,4 Prozent Wirkungsgrad, eingereicht von der Deutschen Aerospace Aktiengesellschaft mit Bayer-Siliziumwafern. Das letzte Silizium-Rekordmodul am Fraunhofer ISE stammte 2025 vom Unternehmen Longi und erreichte 26,2 Prozent Wirkungsgrad. Den aktuell höchsten Wert bei Solarmodulen erreichte ein gemeinsam mit dem Heilbronner Raumfahrt-Solarzellenhersteller Azur Space und dem Dortmunder Mikrostrukturierungs-Spezialisten temicon entwickeltes Modul des Fraunhofer ISE: Mit 34,4 Prozent Wirkungsgrad gilt es als das derzeit effizienteste Solarmodul der Welt.

„Als Kalibrierlabor hat man das Privileg, die Effizienz-Entwicklung in der Photovoltaik hautnah zu begleiten", sagt Martin Kaiser, Leiter des CalLab PV Modules.

47,6-Prozent-Weltrekord: CalLab rüstet für Tandemzellen

Der Wirkungsgrad heutiger, großflächiger Siliziummodule nähert sich seiner technischen Obergrenze. Um das physikalische Limit von Silizium zu überschreiten, setzen Forschungsgruppen weltweit auf die Kombination mehrerer Teilzellen aus unterschiedlichen Halbleitermaterialien. Das CalLab kalibriert deshalb in den vergangenen Jahren zunehmend Tandem- und Mehrfachsolarzellen sowie entsprechende Module. Solche Mehrfachzellen werden getrennt von Modulen bewertet und oft unter gebündeltem Sonnenlicht geprüft: Die bislang effizienteste vom CalLab analysierte Solarzelle, eine Vierfachzelle für Konzentrator-Photovoltaik-Systeme, erreicht unter 665-facher Sonnenkonzentration 47,6 Prozent Wirkungsgrad. Das Labor bestätigte den Rekord 2022.

Um insbesondere Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen und -module exakt vermessen zu können, hat das CalLab in den vergangenen Jahren neue Messverfahren eingeführt, darunter einen neuen multispektralen Sonnensimulator im CalLab PV Modules. „Dafür entwickeln wir immer wieder Messtechnik weiter, oft in enger Zusammenarbeit mit Messtechnik-Herstellern und arbeiten in Normungsgremien gemeinsam mit anderen an standardisierten Messmethoden für neue Zell- und Modularten", erklärt Dr. Jochen Hohl-Ebinger, Leiter des CalLab PV Cells am Fraunhofer ISE.

Neun Prüfzentren weltweit: Von Freiburg bis Tsukuba

Seit 1993 werden die Solar Cell Efficiency Tables veröffentlicht, zunächst in Progress in Photovoltaics und seit Version 68 in Joule. Die Tabellen dokumentieren unabhängig bestätigte Wirkungsgradrekorde für unterschiedliche Solarzell- und Modultechnologien. Grundlage sind Messungen durch ausgewiesene Prüf- und Kalibrierlabore. Zu den neun international akkreditierten Prüfzentren gehören das CalLab des Fraunhofer ISE, das US-amerikanische National Laboratory of the Rockies (ehemals NREL), das japanische National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), die European Solar Test Installation (ESTI) der Europäischen Kommission in Ispra, das Institut für Solarenergieforschung Hameln (ISFH) mit CalTeC, die Japan Electrical Safety and Environment Technology Laboratories (JET), das CSIRO PV Performance Laboratory in Australien, das Photovoltaic Laboratory von MKS sowie das chinesische National Photovoltaic Industry Measurement and Testing Center (NPVM).

Das CalLab des Fraunhofer ISE ist über Dr. Jochen Hohl-Ebinger zudem an der Erstellung der Solar Cell Efficiency Tables beteiligt.

Institutsleiter Prof. Dr. Andreas Bett ordnet die Rekordbilanz in die übergeordnete Rolle des Labors ein: „Unabhängige und damit von allen Akteuren der Branche weltweit respektierte Kalibrierlabors sind essenziell für die Photovoltaik-Industrie. Ohne unparteiliche und transparent nachvollziehbare Leistungsmessungen gibt es keinen fairen Wettbewerb. Letztendlich profitieren wir davon alle."

Quelle: IWR Online