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Der Rekord-Wirkungsgrad von 21,9 Prozent für multikristalline
Solarzellen war Thema während der Photovoltaik-Konferenz. Die Zelle
besteht aus n-Typ HPM-Siliziummaterial und hat eine Fläche von 2
mal 2 Zentimeter. Die Zelle ist sehr gut entspiegelt, erscheint nahezu
schwarz, und es sind kaum noch Korngrenzen des Siliziummaterials
zu erkennen.
© Fraunhofer ISE
Photovoltaik
06.03.2017
Perspektiven der Photovoltaik-Forschung
An der ersten Vollversammlung des Forschungsnetzwerks „Erneuerbare Energien“ in Berlin nahmen rund 120
Experten aus Forschungseinrichtungen, Industrie und Politik teil. Sie diskutierten über aktuelle Entwicklungen in
der Photovoltaik, Systemtechnik, Anlagenbau und Komponentenherstellung. Schwerpunkte der Veranstaltung
lagen auf kristallinem Silizium, konzentrierender Photovoltaik, Systemtechnik und CIS-Dünnschichttechnologie.
Der Ausbau der Nutzung der erneuerbaren Energien ist ein zentraler Bestandteil der Energiewende. Um diese
Entwicklung weiter voranzutreiben, sind Innovationen in Forschung und Entwicklung notwendig. Das
Forschungsnetzwerk Erneuerbare Energien dient daher als Schnittstelle zwischen Politik, Wirtschaft und
Wissenschaft, um wichtige Forschungsschwerpunkte zu definieren und passende Förderstrategien zu entwickeln.
Aktuell wirken sechs weitere Forschungsnetzwerke an der Vorbereitung eines neuen
Energieforschungsprogramms mit; sie behandeln folgende Themen: Industrie und Gewerbe, Gebäude und
Quartiere, Stromnetze, Systemanalyse, Flexible Energieumwandlung sowie energetische Biomassenutzung.
Rainer Baake, Staatssekretär im Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, eröffnete die zweitägige
Expertentagung im Berliner Umweltforum. Er betonte: „Die Photovoltaik ist eine der tragenden Säulen der
Energiewende. In der Vergangenheit haben Forschung und kontinuierliche Entwicklung zu einer kaum geahnten
Kostendegression beigetragen. Künftig wird der systemische Ansatz in der Forschung immer wichtiger, damit die
Integration der Photovoltaik in das Stromsystem, in die Industrie und in Gebäuden gelingt.“ Konsequente
erfolgreiche Forschung und Entwicklung ermöglichten es, immer leistungsfähigere Photovoltaik-Anlagen
kostengünstiger herzustellen. Die weltweit installierte Photovoltaik-Kapazität wuchs 2016 auf das Rekordniveau
von rund 295 Gigawatt.
Während der Tagung diskutierten die Teilnehmer über die Entwicklung und die strategischen
Forschungsschwerpunkte der Photovoltaik. In fünf Arbeitsgruppen trugen sie zusammen, welchen
Forschungsbedarf sie bei den unterschiedlichen Technologien und Verfahren sehen. Die Ergebnisse sollen in den
kommenden Monaten für eine programmatische Neuausrichtung der Energieforschung in einem neuen
Energieforschungsprogramm der Bundesregierung genutzt werden.
Reduzierte Kosten und Weltrekord
Innerhalb des Vorhabens multiTOP erreichten Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme mit
einem Wirkungsgrad von 21,9 Prozent einen neuen Rekord für multikristalline Silizium-Solarzellen. Sie gehen
davon aus, dass sich mit dem neuen Material- und Technologieansatz der Wirkungsgrad multikristalliner Zellen
künftig noch weiter steigern lässt. Die Solarzelle besteht aus n-Typ High Performance (HP) multikristallinem
Silizium. Dieses hat eine höhere Toleranz gegenüber Verunreinigungen, wie etwa Eisen, verglichen mit
p-Typ-Material.
Auch bei der noch jungen Perowskit-Technologie wurden innerhalb weniger Jahre erhebliche Fortschritte bei
Wirkungsgrad und Stabilität erreicht, im Labor Werte im Bereich von 22 Prozent. Verbesserungsbedürftig ist
insbesondere noch die Langzeitstabilität der Verbindungen, außerdem müssen diese aufgrund ihres Bleigehaltes
als ökologisch bedenklich eingestuft werden.
In den Vorhaben ENOWA I und II untersuchten Forscher, wie sich die Herstellung von Wafern für Solarzellen
durch den Einsatz von Diamantdrahtsägen effektiver und preisgünstiger gestalten lässt. Inzwischen entschied
sich Solarworld dafür, den Wafer-Trennprozess komplett auf diese Technologie umzustellen.
Studie zum deutschen Energiesystem bis 2050
Wissenschaftler des Fraunhofer ISE untersuchten in ihrer modellbasierten Studie „Energiesystem Deutschland
2050“, wie sich die energiebedingten CO2-Emissionen langfristig durch verbesserte Energieeffizienz und
erneuerbare Energien reduzieren lassen. Um die Ziele der Energiewende zu erreichen, sei demnach ein
jährlicher PV-Zubau von 3,5 bis 6 Gigawatt erforderlich. Doch gegenwärtig bleibt der Zubau weit darunter. Die
Studie kommt zu dem Ergebnis, dass bis 2050 zur Versorgung 150 bis 250 Gigawatt an erneuerbaren Energien
nötig würden. Dabei stiege auch der Stromverbrauch gegenüber heute um etwa 42 Prozent. Und das trotz
Einsparungen von rund 25 Prozent durch effizienteren Betrieb bei den klassischen Verbrauchern. Das liege
daran, dass für die Bereitstellung von Wärme und chemischen Treibstoffen, zum Beispiel durch Elektrolyse,
zusätzlich Strom gebraucht werde.
Weitere Informationen zum Forschungsnetzwerk Erneuerbare Energien gibt es auf der Webseite.
(gh)

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