Solarzellen der Zukunft? Dieses Verfahren könnte alles ändern

00:00:00: Hallo und herzlich willkommen bei CT-Phasenlage.

00:00:02: Heute nicht mit Jörg, der ist im wohlverdienten Urlaub, sondern mit Mia Sophia!

00:00:06: Solarmodule sind in den vergangenen Jahren ja immer leistungsfähiger geworden – doch das Limit bei Kristallinem Silicium ist langsam in Sicht?

00:00:13: Da stellt sich doch die Frage was kommt

00:00:15: danach?!

00:00:16: Mit welcher Zelltechnik erreicht man höhere Wirkungsgrade?

00:00:19: und was ist da gerade besonders spannend?

00:00:21: Das schauen wir uns jetzt im Video an….

00:00:23: Warum ist es überhaupt so interessant, dass Solarmodule immer leistungsfähiger werden?

00:00:27: Das hängt mit dem Wirkungsgrad zusammen.

00:00:28: Der Wirkungskrad gibt an wie viel des einfallenden Sonnenlichts in elektrischen Strom umgewandelt werden kann.

00:00:34: Je höher dieser Wert ist, desto weniger Fläche braucht man für die gleiche Leistung.

00:00:39: Das hinkt.

00:00:39: die Kosten pro Kilowattstunde denn nicht nur die Kosten für die Module selbst sondern auch für Unterkonstruktionen, Verkabelungen und Co.

00:00:46: verteilen sich dann auf einen höheren Energieertrag.

00:00:49: Besonders wichtig ist das überall dort wo Platz knapp ist auf dem Dach, aber auch in der Stadt oder auf Fahrzeugen.

00:00:57: Ihr wollt noch tiefer an unsere Themen einsteigen?

00:00:59: Mit heiseplus bleibt ihr in IT und Technik immer einen Schritt voraus.

00:01:03: Hintergrundberichte, Tests, Ratgeber und tiefgreifende Analysen nehmen euch mit – in die Welt der Digitalisierung, Technik & Co.

00:01:11: Zusätzlich erhaltet ihr mit heisePlus vollem Zugriff auf alle Magazine aus dem Heisekosmos!

00:01:16: Sichert euch jetzt zwölf Wochen heise Plus mit fünfzig Prozent Rabatt nur für kurze Zeit unter heiseplos.de-angebot.

00:01:24: Aktuell dominieren Silizium-basierte Module den Markt mit einem Marktanteil von über ninety-fünf Prozent.

00:01:30: Sie erreichen Wirkungsgrade zwischen dreiundzwanzig und fünfundzwantig Prozent, also sie können etwa ein Viertel des einfallenden Sonnenlichts in Strom umwandeln.

00:01:38: In den vergangenen Jahren haben wir Steigerungsraten pro Jahr von etwa null Komma fünf Prozent gesehen, damit dürfte bald Schluss sein.

00:01:46: Forschung und Hersteller waren einfach sehr erfolgreich an das theoretische Maximum von Silizien zu kommen – und das liegt bei.

00:01:54: In Zukunft geht aber da noch mehr.

00:01:56: Als besonders vielversprechend gilt es aktuell, Silizium mit weiteren Materialien zu kombinieren.

00:02:01: Besonders vielversprechen sind aktuell Perovski-Zilizium Tandemzellen.

00:02:06: Das zeigt sich im Gespräch mit Wissenschaftlern vom Fraunhofer Institut für solare Energiesysteme, kurz Fraunhoefer Ise, mit denen wir auf der Inter-Solar sprechen konnten.

00:02:21: Wir sagen da zu Bottomzelle und dann kommt da einen Peroskeed drauf.

00:02:27: Der Perosket ist eine sehr, sehr dünne Schicht die auf die Silizium-Bottomzelle aufgebracht wird und die sorgt jetzt dafür dass ein Wellenlängen Spektrum des Lichts effizienter ausgebeutet werden kann.

00:02:39: das heißt Silizum macht den einen Teil vom Spektrom Und der Perovskid macht den anderen Teil vom Spektrum und dadurch kriegen wir einen höheren Wirkungsgrad.

00:02:46: Perovski ist keine einzelne Substanz, sondern eine Klasse verschiedener Kristallinermaterialien.

00:02:51: Ihr großer Vorteil?

00:02:53: Man kann die Materialien in ihren Eigenschaften so anpassen dass sie DIE Lichtteile nutzen können mit denen Silizium nicht optimal umgehen kann.

00:03:01: Außerdem sind Sie vergleichsweise günstig in der Herstellung!

00:03:04: Man braucht keine aufwendige Aufreinigung der Ausgangsstoffe und man kann bei viel niedrigeren Temperaturen arbeiten als das bei Siliziums Fall ist.

00:03:12: Es gibt aber ein Problem.

00:03:14: Der große Herausforderung ist noch ein bisschen die Langzeitstabilität, also der Peroskit ist eben sensitiv gegenüber Feuchtigkeit, gegenüber Temperatur, gegenüber mechanischer Belastung.

00:03:24: Der

00:03:24: nächste Trend sind drei fünf Mehrfachzellen – das sind ebenfalls Zellen bei denen verschiedene Materialien kombiniert und aufgestapelt werden.

00:03:45: Mit diesen Materialien ist es schon gelungen, einen Modulwirkungsgrad von über thirty-four Prozent zu erzielen.

00:03:51: Der Demonstrator des Fraunhofer Ise gilt aktuell als das hochleistungsfähigste Modul der

00:03:56: Welt.".

00:03:57: Im Vergleich zum Silicium sind drei, fünf Solarzellen direkt der Halbleiter.

00:04:01: Das heißt sie können einfach mehr Energie aus dem Sonnenlicht...

00:04:05: in Strom

00:04:06: umwandeln, weil sie keine Verluste durch diesen indirekten Halbleit am Mechanismus haben.

00:04:10: Drei Fünfer-Module sind schon aus der Raumfahrt bekannt – das ist natürlich klar!

00:04:13: Denn hier zählt jeder Quadratzentimeter und jedes Kram.

00:04:16: viel Leistung auf wenig Fläche ist hier gefragt.

00:04:19: Dass man solche Module aber bald auf der Erde sieht, ist eher unwahrscheinlich.

00:04:23: Was es gerade noch ein bisschen schwierig macht, ist der Zellpreis.

00:04:26: Also die Solarzellen sind sehr teuer Deswegen im Vergleich zu Silizium einfach nicht so interessant.

00:04:32: Und die Idee bei der Projekt war eigentlich, dass wir eine Anwendung haben, bei der wenig Platz ist.

00:04:38: Zum Beispiel Drohnen oder Fahrzeuge – da ist es dann wichtig, dass man sehr viel aus den Zellen rausholt und dann ist der ein bisschen teurer Preis vielleicht auch möglich aber dafür müssen die Zellen trotzdem noch günstiger

00:04:50: werden.".

00:04:50: Neue

00:04:50: Materialien sind aber nur einen Teil der Entwicklung denn was bringen hohe Zellwirkungsgrade wenn im Modul zu viel davon verloren geht.

00:04:58: Deshalb wird auch die Modularchitektur immer wichtiger!

00:05:01: Bei den Fraunhofer-Demonstratoren fällt auf, sowohl das Perovski Tann der Modul als auch das Treiffünfhocheffizienzmodul setzen auf eine Schindel bzw.

00:05:11: Matrixverschaltung.

00:05:12: Die Solarzellen sind in Streifen geschnitten – das kann man hier sehen und die Streifen überlappen einander und sind sogar noch seitlich versetzt, dass hier so eine Art Netzwerk entsteht.

00:05:24: Das heißt, der Strom kann nachher hier nicht nur in die eine Richtung laufen wie das bei normalen Strings der Fall wäre sondern er kann auch in diese Richtung laufen.

00:05:32: Dieses Netzwerk hat einen weiteren Vorteil – es ist robuster gegen Teilverschattung.

00:05:37: Wenn ich jetzt hier eine Verschattungen auf dem Modul habe dann kann der Strom hier einfach rumruben und in einem normalen Modul wo ich Strings habe wenn ich da eine Zelle verschatte wird der ganze String von der Diode aus der Gleichung rausgenommen Und das ist hier nicht der Fall, sondern ich verliere tatsächlich nur den verschatteten Bereich.

00:05:54: Solche hohereffiziente Modultechnik werden wir wahrscheinlich zuerst dort sehen wo Platz besonders knapp ist – nicht unbedingt auf dem Dach von einem Einfamilienhaus!

00:06:03: Schon eher auf Fahrzeugen vielleicht auf Drohnen in der Landwirtschaft oder auch an Fassaden?

00:06:09: Kurzum, Silizium-Module werden wohl noch eine ganze Weile die dominierende Technik sein.

00:06:14: Doch sie kommt an ihre Grenzen!

00:06:15: Ob sich am Ende Perovskid-Tandems oder drei fünf Mehrfachzellen durchsetzen, das ist noch offen – aber klar ist der Wettlauf um höhere Wirkungsgrade hat begonnen und er wird sehr spannend.

00:06:26: Falls ihr noch mehr zum Thema wissen wollt dann verlinken wir euch einen Artikel in den Show Notes und dann danke ich euch für eure Aufmerksamkeit bis bald.