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Themeninfos  – Energieforschung kompakt

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Antwort aus dem Labor auf die Herausforderungen des Photovoltaik-Marktes: Ein etwa 20 μm dünnes Solarmodul wird gerade vom Silizium-Substrat abgelöst. Die Dünnschicht-Solarzellen aus einkristallinem Silizium „wachsen“ auf einem Silizium-Substrat, das mehrfach verwendet werden kann.
© ISFH Institut für Solarenergieforschung GmbH
Konzepte, Technologien und Trends
Themeninfo III/2005
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Photovoltaik – Innovationen bei Solarzellen und Modulen

Die Photovoltaik zeigt sich als sehr dynamische Branche. Zugleich arbeitet die Energieforschung an verschiedenen Lösungen als Antwort auf die Herausforderungen des Photovoltaik-Marktes. Schon jetzt zeichnen sich eine ganze Reihe von Innovationen ab, die in den nächsten Jahren Realität werden können.

Noch ist der solare Beitrag zur deutschen Stromerzeugung relativ gering. Wachstumsratender Photovoltaikindustrie von jährlich etwa 30% lassen aber erwarten, dass der Anteil rasch steigen wird. Die politischen Rahmenbedingungen in verschiedenen Ländern, allen voran Japan und Deutschland, aber auch USA und Spanien führten zu einer langfristigen Planungssicherheit und erhöhten so die Investitionsbereitschaft der Industrie. Es kam zu einer konsequenten Ausweitung der Produktionskapazitäten. In 2004 wurde weltweit bereits ein Gigawatt Solarstromleistung produziert, die Marke 10 Gigawatt scheint noch vor 2020 erreichbar.

Nicht allein die Unternehmen, auch die Politik sieht die Chancen der Solarstromtechnologie. Ablesbar ist dies an dem breiten und nachhaltigen Engagement in Forschung und Entwicklung. Das ist auch dringend geboten, denn nicht allein die Chancen dieser Technologie sind enorm – die Herausforderungen sind es auch: Soll mit Photovoltaik in energiewirtschaftlich relevanter Dimension Strom erzeugt werden, dann müssen die Fertigungskapazitäten weltweit sehr stark ausgeweitet werden. Deutschland könnte von dieser Entwicklung profitieren und hier seine Technologiekompetenz ausspielen.

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Die Kosten für Photovoltaik-Anlagen konnten in den letzten 15 Jahren um mehr als Faktor zwei, die Kosten für Solarmodule um etwa den Faktor vier sinken – eine Erfolgsstory für die den Markt beherrschenden Silizium-Wafer-Solarzellen. Diese Entwicklung lässt sich nicht beliebig fortschreiben. Es sind also grundlegende Innovationen gefragt: Nur mit extrem produktiven Fertigungsverfahren und neuen Konzepten zur Material- und Energieeinsparung wird man hier entscheidend weiterkommen. Aus Kostengründen und wegen aktuell knapper Fertigungskapazitäten zur Herstellung von Silizium geht es kurzfristig um optimierte Solarzellen, die höchste Leistung pro eingesetztem Gramm Silizium erreichen. Mittelfristig sind alternative Materialien und Solarzellenkonzepte gefragt, die sich in großen Einheiten kostengünstig in Durchlaufprozessen fertigen lassen.

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