Solarzellen sollen deutlich effizienter werden
Solarzellen sollen deutlich effizienter werden
tagesschau.de: Die Leistungsfähigkeit herkömmlicher Solarmodule stößt zunehmend an Grenzen. Die Zukunft könnte sogenannten Tandemmodulen gehören, die auf gleicher Fläche deutlich mehr Strom produzieren.
In gleißendem Sonnenlicht und bei großer Hitze verlegt die Firma Elektro Udo Schmidt Solarmodule auf einem Dach im saarländischen Mimbach. Es tut sich derzeit viel auf deutschen Dächern, denn immer mehr Eigenheimbesitzer wollen mit Hilfe von Photovoltaikanlagen ihren eigenen Strom produzieren. Und so langfristig Geld sparen und sich bei den Energiekosten und der Versorgung unabhängiger machen.
„Die Nachfrage nach Photovoltaikanlagen ist gerade nochmal enorm gestiegen. Was natürlich auch mit den steigenden Energiekosten zusammenhängt“, sagt Holger Nicolaus, Geschäftsführer des Elektrofachbetriebs.
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Siliziumtechnologie nahezu ausgereizt
Kernbestandteil der Photovoltaikmodule ist Silizium. Die Module halten in der Regel zwei bis drei Jahrzehnte. Die Technologie ist etabliert und wurde stetig weiterentwickelt. „In den vergangenen 20 Jahren hat sich die Leistung der Siliziummodule quasi verdoppelt“, sagt Nicolaus. Doch auch wenn es immer noch kleine Leistungssteigerungen gebe, komme die Technik so langsam an ihre Grenzen.
Moderne Silizium-Solarzellen wandeln aktuell rund 22 Prozent des einfallenden Sonnenlichts in elektrischen Strom um. Doch die Physik setzt Grenzen: Das theoretische Maximum liegt bei knapp 29 Prozent.
Perowskit-Schicht als nächste Evolutionsstufe?
Diese Grenze will das Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE) weiter nach oben verschieben. Rund 50 Menschen forschen im neuen Labor zur schnelleren Markteinführung von Perowskit-Silizium-Photovoltaik intensiv an einer hauchdünnen Schicht.
Perowskit ist ein Material mit besonderer Kristallstruktur und außergewöhnlichen Fähigkeiten. Nach Instituts-Angaben kann es Licht deutlich besser absorbieren, es besonders gut in Strom umwandeln und ist dabei noch vergleichsweise einfach in der Fabrik herzustellen.
Millionenförderung des Bundes
Dabei ist die Perowskit-Schicht so dünn wie ein Hundertstel eines menschlichen Haares. Wegen des Potenzials hat das Bundesenergieministerium das neue Reinraum-Labor mit rund 17 Millionen Euro gefördert.
Perowski soll die bisherige Siliziumtechnik jedoch nicht ersetzen, sondern ergänzen. „Die Kombination aus Perowskit und der erwachsenen Silizium-Technologie kann wirklich ein evolutionärer Schritt sein, um die Grenzen von 29 Prozent Wirkungsgrad zu überwinden“, sagt Martin Hermle, Leiter des Forschungsprogramms Perowskit-Silizium-Photovoltaik am Fraunhofer ISE.
Mehr Strom durch weitere Schicht
Das Silizium nimmt die Perowskit-Schicht dabei quasi „huckepack“. In sogenannten Tandemsolarzellen werden beide Materialien übereinandergeschichtet. Jede Schicht ist auf einen anderen Teil des Lichtspektrums spezialisiert.
Durch diese Kombination könnten theoretisch bis zu 43 Prozent des Sonnenlichts in Strom umgewandelt werden. Hermle erwartet, dass die Stromerzeugung so um mindestens die Hälfte erhöht werden kann… weiterlesen
