Um dem Klimawandel entgegen zu wirken, ist es essentiell die Wende zu Treibhausgas-neutraler Stromerzeugung, die Ziel des Klimaschutzplans 2050 der Bundesregierung ist, voranzutreiben. Die Photovoltaik nimmt hierbei neben der Windenergie eine entscheidende Rolle ein. Für einen schnellen Ausbau der solaren Stromgewinnung ist die kostengünstige Produktion von hocheffizienten Modulen wichtig. Hierfür sind Perowskit-Silizium-Tandem-Solarzellen, für die der theoretisch erreichbare Wirkungsgrad bei 43,7% und damit deutlich über dem für Siliziumsolarzellen von 29.56% liegt, sehr vielversprechend. Der aktuelle Rekord liegt mit 29.5% bereits über dem für Silizium-PV von 26.7%. Die Materialkosten für Perowskit-Top-Zellen sind aufgrund der geringen Schichtdicke und der guten Verfügbarkeit der Ausgangsmaterialien in der Erdkruste gering. Der Kern dieses Promotionsvorhabens ist die Verschaltung dieser hocheffizienten Zellen mit geringen Verlusten zu langzeitstabilen Modulen. Das Verwenden industrietypischer Materialien und Prozesse für die Modulintegration und die Silizium-Bottom-Zelle sollen die schnelle und günstige Übertragung in die Praxis erleichtern. Durch die hocheffizienten Module kann der Flächenbedarf für den zum Gelingen der Energiewende nötigen Ausbau der Photovoltaik im Vergleich zu heutigen Modulen deutlich verringert werden. Mit Ertragssimulationen werden die Erträge unter bestimmten Randbedingungen wie dem Anstellwinkel bestimmt. Dabei werden der unterschiedliche Einstrahlwinkel über den Tagesverlauf und der spektrale Wirkungsgrad der Perowskit-Silizium-Tandem-Zellen berücksichtigt und Rückschlüsse auf die gewonnene Flächenersparnis gezogen. Durch eine Erhöhung des Modulwirkungsgrades sollen Flächennutzungskonflikte, z.B. mit der Landwirtschaft, entschärft, die Stromgestehungskosten gesenkt und neue Anwendungen wie beispielsweise fahrzeug- und gebäudeintegrierte PV rentabel werden. Auf begrenzten Flächen, wie der Dachfläche eines Mehrfamilienhauses, kann die Stromerzeugung durch Module mit höherem Wirkungsgrad erhöht werden, wodurch die Teilhabe der Bevölkerung durch Mieterstrommodelle zunehmen kann. Das Senken der Stromgestehungskosten kann für mehr soziale Gerechtigkeit sorgen, da Energiekosten bei einkommensschwachen Bürgern einen größeren Anteil ihres Einkommens ausmachen. Diese gesellschaftlichen Potentiale sollen in Zusammenarbeit mit dem Institut für Umweltplanung der Leibniz Universität Hannover untersucht werden. Eine Herausforderung dieser Technologie ist das Verwenden bleihaltiger Perowskite, da ein Bleiaustritt aus den Modulen verhindert werden muss. Neben den ökologischen Folgen wäre eine Bleiemission auch für die gesellschaftliche Akzeptanz von PV-Anlagen im Allgemeinen negativ. Da verhindert werden muss, dass die Solarenergie ein der Windenergie ähnliches Imageproblem bekommt, muss sichergestellt werden, dass das in den Modulen enthaltene Blei nicht ausgewaschen werden und in die Umwelt gelangen kann. Dies soll durch eine hermetisch dichte Verkapselung der Zellen und das Verwenden von adsorbierenden und selbst-regenerierenden Einkapselungsmaterialien erreicht werden. Um dennoch die ökologischen Folgen eines Bleiaustritts aus defekten Modulen im Extremfall abschätzen zu können, sollen die Perowskit-Tandem-Zellen und -Module in Kooperation mit dem Institut für Mineralogie der Leibniz Universität Hannover unter Laborbedingungen künstlichem Regen ausgesetzt werden und eine Spurenanalyse des aufgefangenen Wassers durchgeführt werden. Das Wasser soll außerdem in Bodenproben eingebracht werden, um zu untersuchen wie sich verschiedene Bleiverbindungen in unterschiedlichen Böden ausbreiten würden. Auch die juristischen Fragen in Bezug auf das Verwenden kritischer Materialien, insbesondere die RoHS-Richtlinie, sollen nicht außer Acht gelassen werden, um eine schnelle Industrieimplementierung zu ermöglichen. Durch die Entwicklung hocheffizienter Perowskit-Silizium-Tandem-Module soll unter Berücksichtigung der ökologischen Auswirkungen ein Beitrag zum Umstieg auf Treibhausgas-neutrale Stromerzeugung geleistet werden. Die aus dem erhöhten Wirkungsgrad resultierende Reduktion der Stromgestehungskosten und des Flächenbedarfs für PV-Anlagen sollen die Sozialverträglichkeit der Energiewende verbessern und neue Anwendungsgebiete eröffnen.