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Photovoltaik Entwicklung




Der Beitrag von Photovoltaik Strom zur Stromerzeugung in Deutschland insgesamt ist noch relativ gering. Doch ist zu erwarten, dass sich der Anteil mit einer jährlichen Wachstumsrate von ungefähr 30 Prozent schnell erhöhen wird. Mit dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) hat Deutschland den politischen Rahmen geschaffen, nach dem der Ausbau von Photovoltaikanlagen im privaten und gewerblichen Bereich gefördert werden soll.

Dies haben auch andere Länder, wie Japan, die USA oder Spanien getan. Um die Produktion und Nutzung von Photovoltaik Strom weiter auszubauen, sind Forschung und Entwicklung im Bereich Photovoltaik unabdingbar. Die Verbesserung der Photovoltaik Technologie ist darum maßgebend, um den Preis von Photovoltaikmodulen zu senken und Photovoltaik zu einer führenden Technologie der Energiegewinnung zu entwickeln. Hierbei stehen vor allem die Verbesserung der Produktionsprozesse, wie auch die Erhöhung des Wirkungsgrades von Solarzellen im Mittelpunkt.

Forschungsförderung im Bereich Photovoltaik

Im Jahr 2011 hat das Bundesumweltministerium den Etat für Forschung und Entwicklung der erneuerbaren Energien erhöht. In Zusammenarbeit mit dem Bundesforschungsministerium soll die "Innovationsallianz Photovoltaik" ausgewählte Projekte im Bereich Photovoltaik fördern. Schwerpunkte sind die Entwicklung von Speichertechnologien von Photovoltaik Strom und die Weiterentwicklung der Netze. Gefördert werden zudem Projekte im Bereich der Geothermie sowie in der Solarthermie.

Verbesserung der Solarzellenfertigung

Als ein Forschungsschwerpunkt im Bereich Photovoltaik soll die Herstellung von Solarzellen verbessert werden. Die Umwandlung von Sonnenenergie in Photovoltaik Energie findet mit Hilfe von Solarzellen statt, die in Solarmodulen zusammengefügt werden. Es gibt drei verschiedene Solarmodultypen: monokristalline, polykristalline und Dünnschichtmodule. Grundlage für die Herstellung von Photovoltaikmodulen ist der Rohstoff Silizium, ein Element, das am häufigsten in der Erdkruste vorkommt.

Bisher hat sich die Herstellung von Photovoltaikzellen aus kristallinem Silizium oder die Silizium-Wafer Methode mit einem Marktanteil von über 90 Prozent durchsetzen können. Doch die Herstellung von reinem Silizium ist mit hohen Kosten und einem hohen Energieverbrauch verbunden. Um die hohen Kosten zu senken, wird unter anderem untersucht, ob dünnere Wafer für die Herstellung von Solarzellen verwendet werden können. Auch werden häufig Silizium-Abfälle in der Photovoltaikproduktion verarbeitet. Der Ausbau der Dünnschicht-Technologie soll darüber hinaus ebenfalls untersucht werden. Zudem gibt es mittlerweile auch andere Möglichkeiten, um Solarzellen herzustellen.

So können zum Beispiel Solarzellen aus organischen Kunststoffen, auch Organische Photovoltaik genannt, produziert werden. Allerdings entsprechen Wirkungsgrad und Haltbarkeit dieser Solarzellen noch nicht denen von Siliziumsolarzellen.

Erhöhung des Wirkungsgrades

Ein weiterer Forschungsschwerpunkt ist die Erhöhung des Wirkungsgrades von Photovoltaikanlagen. Monokristalline Photovoltaikzellen haben einen Wirkungsgrad von etwa zwölf Prozent. Der Wirkungsgrad von polykristallinen Zellen liegt bei zehn Prozent. Dünnschichtzellen haben einen Wirkungsgrad, der bisher weit unter dem von monokristallinen und polykristallinen Zellen liegt. Um den Wirkungsgrad von Photovoltaikanlagen zu verbessern, werden verschiedene Ansätze untersucht.

Dazu gehören Methoden die Oberflächenbeschaffenheit von Solarmodulen zu verändern, um so den Reflexionsverlust des einfallenden Lichtes zu vermindern. Eine andere Möglichkeit ist es, das Strahlungsspektrum zu erhöhen, indem verschiedene Halbleitermaterialien mit unterschiedlichen Spektralbereichen verwendet werden, die so genannten Tandemzellen. Im Labor wurden bei dieser Kombination aus Halbleitermaterialien Wirkungsgrade von mehr als 25 Prozent erzielt. Spiegel- und Linsensysteme können die Lichtintensität auf die Photovoltaikzellen erhöhen.

Denkbar ist es auch, das innere elektrische Feld durch einen anderen als den herkömmlichen Übergang zu erzeugen. Elektrochemische Flüssigkeitszellen könnten zudem die Lichtabsorption verbessern.


       

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