Fortschritte bei Solartechnologien – von der Forschung in die Anwendung
EU-Verbundprojekt präsentiert Ergebnisse: Hohe Wirkungsgrade mit weniger Materialeinsatz
Zum Abschluss des Europäischen Verbundprojekts CHEETAH fand am 30. November 2017 am HZB ein Workshop zum Thema "European Solar Technology Forum - From Research to Industrial Application" statt. Über 100 Teilnehmer aus den wichtigsten europäischen Forschungsinstituten auf dem Gebiet der Photovoltaik und von zahlreichen Universitäten kamen mit Industrievertretern zusammen, um die im Rahmen von CHEETAH erzielten Fortschritte zu diskutieren.
Drei unterschiedliche Typen von Solarzellen konnten deutlich verbessert werden.
Silizium-Photovoltaik: Wafer um die Hälfte dünner
Im Bereich Silizium-Photovoltaik ging es um die Verwendung immer dünnerer Wafer zur Herstellung von Photovoltaikmodulen. Hier konnten mehrere Module mit 90-100 mikrometerdicken Zellen präsentiert werden, die eine erhebliche Materialersparnis im Vergleich zu Standardmodulen mit Zelldicken von 180 Mikrometern ermöglichen.
Durch integrierte Linsensysteme Materialeinsatz bei Chalkopyrit-Solarzellen reduzieren
Der Ansatz zur Materialersparnis bei den Dünnschichtsolarzellen auf der Basis von Chalkopyriten (Cu(In,Ga)Se2) war ein anderer: Die Zellen werden in der Fläche verkleinert und über in die Module integrierte Linsensysteme mit konzentriertem Sonnenlicht bestrahlt. Das Ziel ist es, bei erheblicher Materialeinsparung mindestens den Wirkungsgrad von derzeitigen Industriemodulen zu erreichen. Erste Prototypen lassen bereits erkennen, dass die Methode prinzipiell funktioniert und unter Umständen aufgrund der hohen Lichtintensität sogar höhere Wirkungsgrade als Standardzellen erreichen kann.
Lebensdauer von hybriden Solarzellen erhöhen
Das dritte Thema bei CHEETAH betraf organische oder hybride Solarzellen. Dort wurden in aufwendigen Messreihen polymere Versiegelungsmaterialien getestet und mit der Lebensdauer der Zellen korreliert. Mit den besten Polymeren konnte die Lebensdauer dieser Solarzellen bis auf mehrere Jahre erhöht werden.
Die Präsentationen können hier angesehen werden.
- Elegantes Verfahren zum Auslesen von Einzelspins über PhotospannungDiamanten mit spezifischen Defekten können als hochempfindliche Sensoren oder Qubits für Quantencomputer genutzt werden. Die Quanteninformation wird dabei im Elektronenspin-Zustand der Defekte gespeichert. Allerdings müssen die Spin-Zustände bislang optisch ausgelesen werden, was extrem aufwändig ist. Nun hat ein Team am HZB eine elegantere Methode entwickelt, um die Quanteninformation über eine Photospannung auszulesen. Dies könnte ein deutlich kompakteres Design von Quantensensoren ermöglichen.
- Solarzellen auf Mondglas für eine zukünftige Basis auf dem MondZukünftige Mondsiedlungen werden Energie benötigen, die Photovoltaik liefern könnte. Material in den Weltraum zu bringen, ist jedoch teuer – ein Kilogramm zum Mond zu transportieren, kostet eine Million Euro. Doch auch auf dem Mond gibt es Ressourcen, die sich nutzen lassen. Ein Forschungsteam um Dr. Felix Lang, Universität Potsdam, und Dr. Stefan Linke, Technische Universität Berlin, haben nun das benötigte Glas aus „Mondstaub“ (Regolith) hergestellt und mit Perowskit beschichtet. Damit ließe sich bis zu 99 Prozent des Gewichts einsparen, um auf dem Mond PV-Module zu produzieren. Die Strahlenhärte konnte das Team am Protonenbeschleuniger des HZB getestet.
- Optische Innovationen für Solarmodule – Was bringt den Ausbau am meisten voran?Im Jahr 2023 erzeugten Photovoltaikanlagen weltweit mehr als 5% der elektrischen Energie und die installierte Leistung verdoppelt sich alle zwei bis drei Jahre. Optische Technologien können die Effizienz von Solarmodulen weiter steigern und neue Einsatzbereiche erschließen, etwa in Form von ästhetisch ansprechenden, farbigen Solarmodulen für Fassaden. Nun geben 27 Fachleute einen umfassenden Überblick über den Stand der Forschung und eine Einschätzung, welche Innovationen besonders zielführend sind. Der Bericht, der auch für Entscheidungsträger*innen in der Forschungsförderung interessant ist, wurde von Prof. Christiane Becker und Dr. Klaus Jäger aus dem HZB koordiniert.