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Leiden/Graz (joanneum) - Erneuerbare Energien liegen nicht nur im Trend, sondern sind auch ein Muss, um die
Ziele des Pariser Klimaabkommens zu erreichen und weniger CO2 auszustoßen. Solarzellen als Energiequelle
der Zukunft gehören bereits zum Landschaftsbild, aber wie effizient und nachhaltig sind sie tatsächlich?
Forscherinnen und Forscher von MATERIALS, dem Institut für Oberflächentechnologien und Photonik der JOANNEUM
RESEARCH, entwickeln neue Solarzellen, die um bis zu 50 Prozent effizienter Energie erzeugen als herkömmliche
Solarzellen.
Wer ein Haus baut, muss sich mit Bestimmungen auseinandersetzen, u.a. mit der Richtlinie der EU zur Gesamtenergieeffizienz
von Gebäuden. Diese hat zum Ziel, den Energieverbrauch von Häusern zu senken und besagt, dass Energie
verstärkt aus erneuerbaren Quellen genutzt werden soll. Ab 31.12.2020 gilt das auch für Privatbauten.
Hier schließen unsere Experten an und entwickeln nachhaltige neue Solarzellen für die Zukunft. Sie werden
nicht nur mehr Strom erzeugen, sondern auch gleichzeitig bei geringeren Produktionskosten den Strom für die
Endverbraucher günstiger machen. Diese neue Photovoltaiktechnologie verspricht im Vergleich zu derzeit eingesetzten
Produkten ein deutliches Einsparungspotenzial in Bezug auf ihren Ressourcenverbrauch.
Der technische Physiker und Experte in optischen Technologien, Projektleiter Roman Trattnig über die Herausforderung:
"Die Herstellung der Solarzellen muss hoch qualitativ, effizient und kostengünstig sein, um schließlich
mehr Leistung herauszubekommen. Das schaffen wir an unserem Standort in Weiz. Die Kontakte werden bei uns in schmalen
Strukturen unter 100 Mikrometern (= 0,1 Millimeter) mit dem Tintenstrahldrucker aufgetragen und anschließend
mittels Laser verschmolzen, so dass sich die Nanopartikel zu einem gut leitenden metallischen Kontakt verbinden."
"Die Herausforderung ist, die Frage zu beantworten, welchen Lichtanteil die Solarzelle tatsächlich
effizient in Energie umwandeln kann." Für Solarzellen gilt generell, dass die Fläche, die von Kontakten
bedeckt ist, so klein wie möglich gehalten werden soll, um einen größtmöglichen Anteil des
Lichts in die Zelle zu bekommen. Mittels Anti-Reflex-Schicht soll so wenig Sonnenstrahlung wie möglich reflektiert
werden. Daraus resultiert im Übrigen die typische schwarz-bläuliche Farbe von Solar-Modulen.
Der eigentliche Vorteil der von JOANNEUM RESEARCH entwickelten Solarzellen besteht darin, dass eine Silizium-Zelle,
aus der herkömmliche Solarzellen bestehen, kombiniert wird mit einer zweiten Solarzelle aus III-V Halbleitern,
die in einem anderen Bereich effizient absorbiert. "Durch diese Bauweise erhalten wir im Vergleich bis zu
50 Prozent mehr Effizienz als bei herkömmlichen Solarzellen und wir haben noch über ein Jahr Forschungsarbeit
vor uns", freut sich der technische Physiker Roman Trattnig, der gemeinsam mit Materialwissenschafterin Nastaran
Hayatiroodbari und der Masterstudentin Carina Hendler die Forschungen vorantreibt.
Das Projekt beschäftigt sich neben der Solarzellenproduktion mit der gesamten Wertschöpfungskette,
wie mit den benötigten Ressourcen, einem life cycle assessment (LCA), den ökologischen Auswirkungen,
Kosten, geringem Strompreis pro Kilowattpeak (kWp) und vielem mehr.
Im Horizon 2020 geförderten Projekt arbeiten führende europäische Partner aus den Bereichen siliziumbasierter
Photovoltaik und III-V Halbleiter zusammen. Abgesehen vom Fortschritt in der Photovoltaik unterstützt das
Projekt SiTaSol damit die Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Industrie durch innovative Lösungen
zur Senkung der Herstellungskosten von III-V-Werkstoffen, die in vielen Produkten wie Laptops, Sensoren und LEDs
Anwendung finden.
Projektpartner
Fraunhofer ISE, Topsil Semiconductor Materials A/S, AIXTRON LIMITED, AIXTRON SE, AZUR SPACE Solar Power GmbH,
Universiteit Leiden.
Fördergeber: SiTaSol ist ein im Rahmen von Horizon 2020 von der Europäischen Union unter dem Grant Agreement
727497 gefördertes Projekt.
JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft mbH
entwickelt Lösungen und Technologien für Wirtschaft und Industrie in einem breiten Branchenspektrum
und betreibt Spitzenforschung auf internationalem Niveau.
Mit dem Fokus auf angewandte Forschung und Technologieentwicklung nimmt die INNOVATION COMPANY eine Schlüsselfunktion
im Technologie- und Wissenstransfer ein.
MATERIALS - Institut für Oberflächentechnologien und Photonik
Unter Einsatz moderner, auf Miniaturisierung, Integration und Werkstoffoptimierung beruhender Technologien
und Verfahren bietet MATERIALS interdisziplinare Lösungsansätze für die gesamte Wertschöpfungskette.
Dazu zählen großflächige Mikro- und Nanostrukturen, Bio- und Chemosensoren, Lichttechnologien,
funktionalisierte Oberflächen oder Laserprozesse.
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