Photovoltaik - akt. Entwicklungen
Schwerpunkt der derzeitigen Entwicklungen und Innovationen ist die Materialforschung. Zum einen werden verschiedene Halbleitermaterialien vor allem für die Dünnschichttechnologie (ca. 1 µm) getestet, zum anderen deren Eigenschaften durch Strukturänderung oder Zusätze variiert.
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eingesetzte Halbleitermaterialien: |
Silizium (monokristallin) |
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Silizium (polykristallin) |
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Silizium (amorph) |
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Dünnschicht-Silizium (CVD-Si) |
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Germanium (Ge) |
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Galliumarsenid (GaAs) |
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Gallium-Indium-Phosphid (GaInP2) |
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Cadmiumsulfid (CdS) |
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Cadmiumtellurid (CdTe) |
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Kupfer-Indium-Diselenid (CuInSe2) (CIS) |
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Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS) |
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Innovationen: |
Strukturierung der Oberflächen (Reduktion von Reflexionsstrahlung) |
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Dünnschicht-Solarzellen aus kristallinem Silizium (Kostenreduktion) |
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Farbstoffzusatz zur Erhöhung der Lichtabsorption |
Andere Forschungsvorhaben versuchen, die Halbleiter durch Oxide zu ersetzen, um die Materialkosten deutlich senken zu können (MIS-Inversionsschicht: Ersatz des p-n-Übergangs durch Halbleiter-Oxid-Übergang).
Das Solarforschungszentrum Frankfurt/Oder beschäftigt sich mit der Entwicklung von Kupfer-Indium-Disulfid (CIS) Bändermodulen. Die Serienreife soll bis 2003 erreicht werden mit einer Kostenreduktion auf ca. ein Siebtel heutiger Kosten.
Die photoelektrochemische Energieerzeugung (ASS-PEC, all solid state photo-electrochemical cells) soll ebenfalls eine deutliche Kostenreduktion bewirken. Das innovative Prinzip basiert auf der Grätzel-Zelle (Elektrochemische Flüssigkeit mit Titandioxid als Halbleiter).
Auf die Steigerung der Wirkungsgrade zielt die Entwicklung von Multi-Junction-Zellen (mehrfache Bandlücken bewirken höhere Ausnutzung des Lichtspektrums). Sie erreichen im Labormaßstab über 26 % Wirkungsgrad. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) konnte dieses Jahr mit Tandemzellen aus GaAs-GaSb unter stark konzentrierendem Licht den Wirkungsgrad-Rekord von 31,4 % aufstellen (100-fache Sonnenkonzentration, AM 1,5d, 25 °C).
Die größten Erfahrungen für Photovoltaikanlagen bestehen in der Raumfahrt- und der Satellitentechnik. Bei der Raumsonde "Deep Space I" sollen nun Multibandgap-Zellen aus Ge, GaAs und GaInP
2 mit konzentrierenden Fresnel-Linsen getestet werden. Ein Wirkungsgrad von über 22% wird erwartet, die Datenauswertung soll im Herbst 1999 erfolgen.
Neu ist die Entwicklung eines
Gleichstromwandlers, der die Spannung einer einzelnen Solarzelle in Abhängigkeit des Verbrauchers auf bis zu 400 Volt anheben kann. Dadurch können die einzelnen Zellen eines Moduls parallel geschaltet werden und sind im Wirkungsgrad nicht mehr von der schwächsten Zelle abhängig.
Im Rahmen des EU-Projektes "Bimode" sind Solarmodule entwickelt worden, die durch Einsatz verschiedener Solarzellen künstlerische Elemente aufweisen. Es handelt sich hier um eine Kooperation von Modulherstellern, Künstlern und Architekten. Die Kombination von verschiedenen Formen und Farben ist zwar möglich, bedingt aber deutlich höhere Kosten durch Sonderanfertigungen. Zu nennen sind beispielsweise höhere Schnittverluste oder nicht optimale Wirkungsgrade, da auch Materialien mit geringerem Wirkungsgrad wegen ihrer Optik berücksichtigt werden.
Über Ergebnisse dieser Forschungen und Entwicklungen - soweit verfügbar - halten wir Sie in unseren aktuellen Meldungen auf dem neuesten Stand.
