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Sonnenlicht zu Strom

Dieses Motto steht über der Photovoltaikforschung, denn photovoltaische Solarzellen können das Licht der Sonne direkt in elektrische Energie umwandeln.

Erforschung solarer Materialien

Wichtigste Forschungsfrage ist die Suche nach optimalen Materialien. Es gilt geeignete Halbleiter zu finden, die das Spektrum des Sonnenlichts möglichst vollständig absorbieren können, um den Wirkungsgrad zu optimieren. Für einen universell unbedenklichen Einsatz der Solarzellen werden ökologisch verträgliche Materialien und Herstellungsprozesse entwickelt und Dünnschichtstrukturen zur Materialeinsparung erforscht.

Von der Silicium- zur Dünnschichtsolarzelle

Marktbeherrschend sind die Siliciumsolarzellen, die in Form von Solarmodulen und Photovoltaikanlagen auf vielen Dächern Deutschlands sowie auf Freiflächen zu sehen sind. Sie werden vor allem im Fraunhofer ISE (Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme) und im ISFH (Institut für Solarenergieforschung Hameln/Emmerthal) weiterentwickelt. Hierbei gilt es, die Fertigungsprozesse zu optimieren und dadurch erhebliche Kostensenkungen herbeizuführen. Dazu gehören auch Recyclingprozesse von Solarmodulen.

Ein wichtiger Schwerpunkt im Verbund sind Forschungs- und Entwicklungsprojekte zum Thema Dünnschichtsolarzellen. Sie werden in zahlreichen Kooperationen vom HMI (Hahn-Meitner-Institut Berlin), FZJ (Forschungszentrum Jülich), ZSW (Zentrum für Solarenergie- und Wasserstoff-Forschung), ISFH und Fraunhofer ISE bearbeitet. Dünnschichtsolarzellen entwickeln sich zu einer kostengünstigen Alternative, die die Märkte in den kommenden Jahren erobern wird. Voraussetzung dafür ist die Erforschung der Materialien, der Prozesse zur Steigerung der Wirkungsgrade, die Entwicklung neuer Strukturen hochproduktiver Herstellungstechnologien.

Neue Ansätze in der Photovoltaikforschung

• Tandem- oder Multispektralzellen
• Organische und Polymersolarzellen
• Farbstoffsolarzellen
• Nanokompositsolarzellen

Solarkraftwerke

Photovoltaische Großanlagen werden auch solare Kraftwerke genannt. Diese PV-Großanlagen haben in der Regel Leistungen von 100 kW bis zu einigen Megawatt die auf Dächern, Verkehrsbauten oder auch anderweitig nicht genutzten Landflächen realisiert werden. Very Large Scale PV Systems (VLS-PV), mit Leistungen von 10 Megawatt bis zu einigen Gigawatt, sind denkbar für z.B. Wüstenregionen an Orten mit hoher Sonneneinstrahlung, die jedoch bisher nur in Planungspapieren existieren. Hochkonzentrierende photovoltaische Großanlagen, sammeln das Sonnenlicht durch Fresnellinsen oder durch Spiegelsysteme, die die Sonnenstrahlung auf Punktfokussolarzellen bündeln.

Materialien zum Thema Solarzellen/Photovoltaik (PDF Dateien)

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