Die Wissenschaft arbeitet daran., Fotovoltaik-Module noch effizienter und günstiger zu machen. (Foto: Pixabay)
Balkonkraftwerk,  Energiewende

Innovationen in der Fotovoltaik: Günstiger mit höherer Effizienz

Die Fotovoltaik-Technologie hat in den letzten Jahrzehnten enorme Fortschritte gemacht und ist mittlerweile zu einem wichtigen Bestandteil der Energiewende geworden. Doch um die Solarenergie noch effektiver zu nutzen, arbeiten Wissenschaftler und Ingenieure kontinuierlich an der Verbesserung der Solarzellen-Technologie. In diesem Artikel wollen wir uns genauer anschauen, welche innovativen Technologien es gibt und wie sie die Effizienz von Fotovoltaik verbessern.

Fotovoltaik-Module aus Tandem-Solarzellen

Eine vielversprechende Technologie sind beispielsweise sogenannte Mehrfachsolarzellen auch Tandem-Zellen genannt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Solarzellen nutzen diese nicht nur das sichtbare Licht, sondern auch das infrarote und ultraviolette Lichtspektrum. Dadurch können sie deutlich mehr Energie aus der Sonnenstrahlung gewinnen und sind dadurch effizienter. Tandem-Solarzellen bestehen aus mehreren Schichten mit unterschiedlichen Halbleitern. Das kurzwellige (hochenergetisches) Licht wandelt die obersten Teil-Solarzelle in Strom um und erzeugt eine höhere Spannung. Zusätzlich kann die Absorption im langwelligeren (niederenergetischeren) Spektralbereich durch darunter angeordnete Teil-Solarzellen erweitert werden. Damit wird in einer Tandem-Solarzelle also sowohl der Licht-Absortionsbereich im Vergleich zu einer Einfachsolarzelle erweitert, als auch die Effizienz der Umwandlung im kurzwelligen Spektralbereich erhöht.

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Perowskit-Solarzellen

Eine weitere sehr aussichtsreiche Technologie, die in der Forschung entwickelt wird, sind Perowskit-Solarzellen. Diese basieren auf der Mineralgruppe der Perowskite. Perowskite sind ein relativ häufiges Mineral aus der Klasse der Oxide und Hydroxide. Der Abbau ist einfach und günstig, die Vorkommen sind groß. Damit lassen sich einfache und kostengünstige Herstellungsverfahren nutzen, um Perowskit-Solarzellen zu produzieren.

Perowskit aus dem Fundort: Perovskite Hill, Magnet Cove, Hot Spring County, Arkansas, USA (Foto: Kelly Nash/Wikipedia)
Perowskit aus dem Fundort: Perovskite Hill, Magnet Cove, Hot Spring County, Arkansas, USA (Foto: Kelly Nash/Wikipedia)

Perowskit-Solarzellen haben das Potenzial, die Effizienz von Fotovoltaik-Modulen auf bis zu 30 Prozent zu steigern und damit die Effizienz herkömmlicher Solarzellen zu übertreffen. Das vor allem, weil Perowskitzellen auch grünes und blaues Licht gut verwerten und umwandeln können, während Siliziumzellen hauptsächlich den roten und infraroten Bereich des Lichts umwandeln. Damit eignen sich Perowskitzellen sehr gut für den Aufbau der schon erwähnten Tandem-Zellen.

Zuletzt aktualisiert am Juli 24, 2023 um 5:52 pm . Wir weisen darauf hin, dass sich hier angezeigte Preise inzwischen geändert haben können. Alle Angaben ohne Gewähr.

Organische Solarzellen

Auch im Bereich der organischen Solarzellen gibt es vielversprechende Entwicklungen. Eine organische Solarzelle besteht aus Materialien der organischen Chemie, insbesondere aus Kohlenwasserstoff-Verbindungen, die elektrisch leitende Eigenschaften besitzen. Im Jahr 2013 betrug der Wirkungsgrad, also der Anteil der von der Sonne empfangenen Energie, der in elektrische Energie umgewandelt werden konnte, bei organischen Solarzellen 12,0 Prozent. Dieser Wert war niedriger als der von Solarzellen, die aus anorganischem Halbleitermaterial hergestellt wurden. In der Forschung wird daran gearbeitet, diesen Wert zu verbessern.

Ein kommerziell erhältliches, flexibles Modul einer polymerer organischen Solarzelle, demonstriert von Dr. Thomas Geelhaar (CTO der Merck KGaA), anlässlich einer Pressekonferenz zur Eröffnung des Materials Research Center der Merck KGaA in Darmstadt. (Foto: Armin Kübelbeck/Wikipedia)
Ein kommerziell erhältliches, flexibles Modul einer polymerer organischen Solarzelle, demonstriert von Dr. Thomas Geelhaar (CTO der Merck KGaA), anlässlich einer Pressekonferenz zur Eröffnung des Materials Research Center der Merck KGaA in Darmstadt. (Foto: Armin Kübelbeck/Wikipedia)

Organische Zellen sind flexibel und können auf unterschiedlichen Materialien wie beispielsweise Textilien oder Folien aufgebracht werden. Sie haben eine Reihe von Vorteilen: Durch die Verwendung von Kunststoffen in der Solarzellentechnologie können geringe Herstellungskosten erreicht werden, da die Produktionstechnologien kosteneffizient sind. Außerdem ermöglichen Dünnschicht-Großflächentechnologien hohe Stromausbeuten. Kunststoffe bieten zudem höhere Flexibilität, Transparenz und einfachere Handhabung aufgrund ihrer mechanischen Eigenschaften. Auch in Bezug auf die Umweltverträglichkeit sind Kunststoffe auf Kohlenstoffbasis eine gute Wahl. Durch gezielte Polymersynthesen können sie zudem an das Sonnenspektrum angepasst werden. Darüber hinaus eignen sich bunte Solarzellen aus Kunststoffen als architektonische Stilelemente.

Für Fotovoltaik wird auch an einfacheren und günstigeren Produktionsverfahren gearbeitet

Neben diesen Technologien gibt es noch viele weitere innovative Ansätze, um die Effizienz von Fotovoltaik zu verbessern. So wird beispielsweise auch an der Verbesserung von Materialien für die Solarzellen gearbeitet oder an der Optimierung von Herstellungsverfahren, um die Kosten für die Produktion von Solarzellen zu senken.

Insgesamt lässt sich sagen, dass die Fotovoltaik-Technologie noch viel Potenzial für die Zukunft bietet. Durch die ständige Weiterentwicklung und Verbesserung der Solarzellen-Technologie können wir uns auf eine effizientere und kostengünstigere Nutzung von Solarenergie freuen, die einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leisten wird.

Hinweis: Nein, dieses Mal handelt es sich bei dem Text NICHT um den April-Scherz 😉

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Zuletzt aktualisiert am Juli 25, 2023 um 9:28 am . Wir weisen darauf hin, dass sich hier angezeigte Preise inzwischen geändert haben können. Alle Angaben ohne Gewähr.
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