Neue Solarpanales erzeugen 60% mehr Elektrizität

Die Nutzung von Solarenergie hat in den letzten Jahren weltweit erheblich zugenommen. Selbst in Ländern mit weniger Sonnenschein, wie Deutschland, werden Solaranlagen immer häufiger installiert. Diese Entwicklung ist hauptsächlich auf zwei Faktoren zurückzuführen: die kostengünstige Massenproduktion von Solarzellen und kontinuierliche Verbesserungen in deren Effizienz.

Fortschritte in der Solarzelleneffizienz

Der Wirkungsgrad von Solarzellen, also der Anteil des Sonnenlichts, der in elektrische Energie umgewandelt wird, ist ein entscheidender Faktor für die Wirtschaftlichkeit der Solarenergie.

Aktuelle kommerzielle Silizium-Solarzellen erreichen Wirkungsgrade zwischen 20 und 22 Prozent. Neue Technologien, insbesondere Tandemsolarzellen, versprechen jedoch deutlich höhere Effizienzen.

Quelle:https://www.imws.fraunhofer.de/de/presse/pressemitteilungen/2024/Wege-fuer-naechste-Solargeneration.html?utm_source=chatgpt.com

Was sind Tandemsolarzellen?

Tandemsolarzellen kombinieren zwei unterschiedliche Materialien, um ein breiteres Spektrum des Sonnenlichts zu nutzen. Eine vielversprechende Kombination besteht aus einer Silizium-Basiszelle und einer darüberliegenden Perowskit-Schicht.

Perowskit-Materialien, die erst vor weniger als zwei Jahrzehnten entdeckt wurden, können insbesondere hochenergetisches blaues Licht effizient absorbieren, während Silizium besser für den infraroten Bereich geeignet ist. Durch diese Kombination lassen sich höhere Gesamtwirkungsgrade erzielen.

Quelle: https://www.ise.fraunhofer.de/de/presse-und-medien/news/2024/skalierbare-perowskit-silizium-solarzelle-mit-31-komma-6-prozent-wirkungsgrad-entwickelt.html?utm_source=chatgpt.com

Aktuelle Forschungsergebnisse

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE haben eine Perowskit-Silizium-Tandemsolarzelle mit einem Wirkungsgrad von 31,6 Prozent entwickelt. Bemerkenswert ist, dass die Perowskit-Schicht auf einer industriell texturierten Silizium-Heterojunction-Solarzelle mittels einer hybriden Herstellungsroute abgeschieden wurde. Dies erleichtert die Integration in bestehende Produktionsprozesse.

Quellen:

Ein weiteres internationales Forschungsteam hat eine Vollperowskit-Tandemsolarzelle mit einem Wirkungsgrad von 28,2 Prozent auf einer Fläche von 1 Quadratzentimeter realisiert. Dies stellt einen neuen Rekord für Vollperowskit-Solarzellen dieser Größe dar.

Quellen:

Wirtschaftliche und ökologische Vorteile

Höhere Wirkungsgrade bedeuten, dass weniger Solarzellen benötigt werden, um die gleiche Menge an Energie zu erzeugen. Dies reduziert nicht nur die Installationskosten, sondern auch den Platzbedarf für Solaranlagen. Zudem können Betreiber von Solarkraftwerken durch effizientere Module höhere Gewinne erzielen.

Für Hausbesitzer mit begrenzter Dachfläche sind effiziente Module besonders vorteilhaft. Eine Steigerung des Wirkungsgrads von 22 auf 34 Prozent könnte die jährlichen Einsparungen bei den Stromkosten erheblich erhöhen. Allerdings hängen die tatsächlichen Einsparungen von verschiedenen Faktoren ab, wie den lokalen Strompreisen und der Größe der Solaranlage.

Herausforderungen und zukünftige Entwicklungen

Trotz der vielversprechenden Fortschritte stehen Tandemsolarzellen vor Herausforderungen. Einige Perowskit-Materialien enthalten Blei, was Umweltbedenken aufwirft. Forschungsprojekte wie das Fraunhofer-Leitprojekt »MaNiTU« arbeiten daran, nachhaltige Produktionsverfahren zu entwickeln und Recyclingkonzepte zu erarbeiten, um die Umweltauswirkungen zu minimieren.

Quellen:

Ein weiteres Forschungsfeld sind Dreifachsolarzellen, die aus zwei Perowskit-Schichten und einer Silizium-Schicht bestehen. Diese könnten theoretisch noch höhere Wirkungsgrade erreichen. Ein Team am Fraunhofer ISE hat eine solche Zelle mit einer Leerlaufspannung von über 2,8 Volt entwickelt, was auf ein enormes Potenzial hindeutet.

Quellen:

Fazit

Die kontinuierliche Forschung und Entwicklung im Bereich der Tandemsolarzellen zeigt vielversprechende Wege auf, die Effizienz und Wirtschaftlichkeit der Solarenergie weiter zu steigern. Durch die Kombination von Silizium und Perowskit sowie die Entwicklung nachhaltiger Produktions- und Recyclingverfahren könnte Solarenergie eine noch bedeutendere Rolle in der globalen Energiewende einnehmen.

Quelle: https://www.imws.fraunhofer.de/de/presse/pressemitteilungen/2024/Wege-fuer-naechste-Solargeneration.html?utm_source=chatgpt.com