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Forschung/Entwicklung

 

München, 04. März 2012, Solar Frontier konnte bei CIS-Dünnschicht-Solarmodulen einen neuen Wirkungsgrad-Rekord erzielen. Der Aperturwirkungsgrad des Weltrekordmoduls liegt nun bei 17,8 Prozent. Der hohe Wirkungsgrad gelang dem Unternehmen Solar Frontier in Zusammenarbeit mit der New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO) aus Japan. Der Wirkungsgrad konnte auf einem 30x30 cm großen CIS-Submodul erreicht werden. Der neue Weltekord übertrifft den vorherigen Rekord Solar Frontiers von 17,2 Prozent, der im März 2011 erreicht wurde.  

SOLAR-FRONTIER

Dieser neue Rekord ist ein Erfolg des Atsugi Research Center (ARC) von Solar Frontier in Japan, das ein wichtiger Grundpfeiler des integrierten Forschungs- und Produktionsansatzes des Unternehmens ist. Nach einer langen Reihe von Großaufträgen und wichtigen Meilensteinen beim Ausbau der Produktionskapazitäten unterstreicht die heutige Meldung die Leistungsfähigkeit von Solar Frontier im Bereich Forschung und Entwicklung.

„Wie schon in der Vergangenheit möchte ich hervorheben, dass der Wirkungsgrad auf einem funktionsfähigen Submodul gemessen wurde. Dieses wurde in unserem Labor in einem Prozessablauf produziert, der denen unserer Fertigungsanlagen sehr ähnlich ist“, erklärt Satoru Kuriyagawa, Chief Technology Officer bei Solar Frontier. „Obwohl sich auf sehr kleinen Oberflächen in der Forschung noch höhere Wirkungsgrade erzielen lassen, haben wir uns für die Forschung mit 30x30 cm großen Submodulen entschieden, da sich die erzielten Leistungen damit einfacher in die kommerzielle Serienfertigung umsetzen lassen. Unser jüngster Erfolg bestätigt, dass wir auf dem richtigen Weg sind, die hohen Modul-Wirkungsgrade zu erreichen, die wir uns als Ziel für die Serienproduktion gesetzt haben.“

„Der aktuelle Wirkungsgraderfolg belegt die führende Position von Solar Frontier sowohl in der Serienproduktion von CIS-Dünnschicht-Modulen als auch in der grundlegenden Weiterentwicklung – wir verstehen uns als Pionier der CIS-Technologie“, ergänzt Atsuhiko Hirano, Senior Vice President bei Solar Frontier. „Das Atsugi Research Center ist eines der modernsten Forschungs- und Entwicklungszentren für Photovoltaik weltweit. Eine seiner Errungenschaften ist die Pionierarbeit im Bereich der Zink-Oxid-Pufferschicht, die den Verzicht auf Cadmium ermöglicht. Die herausragende Arbeit im Forschungslabor bildet die Grundlage auf der unsere Produkte aufbauen, um mehr Kilowattstunden unter realen Bedingungen zu erzielen. Dadurch erfüllen wir weltweit die Bedürfnisse unserer Kunden sowohl im privaten und gewerblichen Bereich als auch die der Energieversorger.“

Die CIS-Dünnschicht-Module von Solar Frontier werden in der Kunitomi Fabrik produziert, deren Produktionskapazitäten seit letztem Jahr vollständig in Betrieb sind. Die im ARC erzielten technologischen Fortschritte können dank des integrierten Forschungs- und Produktionsansatzes direkt auf die Serienproduktion übertragen werden. Garant dieses Ansatzes ist die Pilot-Fertigungsanlage, die mit denselben Maschinen ausgestattet ist wie die Produktionsstätte Kunitomi mit einer Gesamtkapazität im Gigawatt-Bereich. Die Kunitomi Produktionsstätte hat kürzlich ein Modul mit einem Spitzenwert von 14,5 Prozent Aperturwirkungsgrad (13,38 Prozent Modulwirkungsgrad) und einer Leistung von 164 Watt hervorgebracht.

Quelle: Solar Frontier

Freiburg, 24. Februar 2012, Mit der am 23. Februar 2012 von Bundesumweltminister Norbert Röttgen (CDU) und Bundeswirtschaftsminister Philipp Rösler (FDP) verkündeten zusätzlichen Absenkung der Photovoltaikeinspeisevergütung um 20 bis 30 Prozent zum 9. März 2012 überfordert die Bundesregierung die Solarbranche.

»Die Entwicklung der Photovoltaiktechnologie, der Aufbau der Solarindustrie und die Markteinführung der Photovoltaik in Deutschland waren bislang eine große Erfolgsgeschichte«, so Professor Eicke R. Weber, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg, dem europaweit größten Solarforschungsinstitut.

»Die geplante drastische zusätzliche Absenkung der Einspeisevergütung gefährdet diesen auch international beachteten Erfolg ernsthaft und sollte deshalb dringend überdacht werden«, so Weber. »Die Minister Röttgen und Rösler wünschen zwar einen weiteren Ausbau der Photovoltaik, dieser ist jedoch mit der jetzt geplanten Regelung nicht mehr möglich. Als Folge drohen Firmenschließungen und ein erheblicher Arbeitsplatzabbau. Und ohne starke produzierende Photovoltaikunternehmen in Deutschland wird es auch für die hiesige Solarforschung sehr schwer, ihren internationalen Spitzenplatz langfristig zu verteidigen. Wir appellieren deshalb an die Bundesregierung, diesen Schritt nochmals zu überdenken«, so Weber.

Nachdem die Photovoltaikbranche ihre Preise innerhalb von sechs Jahren bereits um 58 Prozent abgesenkt hatte, ist es aus Sicht des Fraunhofer ISE ausgeschlossen, innerhalb weniger Monate die Preise nochmals um 32 bis 40 Prozent zu reduzieren, denn diese Werte ergeben sich, wenn die bereits zum 1. Januar dieses Jahres erfolgte Absenkung um 15 Prozent eingerechnet wird. Da die Vergütung wesentlich stärker reduziert werden soll als die möglichen Fortschritte bei der Kostensenkung durch Forschung und Industrie, müssten die Unternehmen die Anlagen sogar unter den Herstellkosten verkaufen. Anderenfalls wäre die Investition in Photovoltaikanlagen nicht mehr attraktiv.

»Die daraus resultierende Schließung innovativer Unternehmen kann nur schwer wieder rückgängig gemacht werden, denn damit gingen mühsam aufgebaute Strukturen verloren«, so Weber. Erste Anzeichen für einen Rückzug der Produktion aus Deutschland gibt es bereits, so hat das Unternehmen Schott Solar seine Solarzellenproduktion in Alzenau Ende 2011 geschlossen und produziert nur noch Solarmodule im Ausland.
 
Verständlich ist, dass sich die Politik wegen des unerwartet starken Marktwachstums der Photovoltaik um 7,4 Gigawatt im Jahr 2010 und 7,5 GW im Jahr 2011 zum Handeln gezwungen sah. Aus Sicht des Fraunhofer ISE stellt der nun publik gewordene Vorschlag jedoch eine erhebliche Überreaktion dar, die aus einer falschen Interpretation der Marktentwicklung resultiert. »Die hohen Installationszahlen im Jahr 2011 sind kein Signal der Stärke, sondern der Schwäche der Solarbranche«, so Weber. Denn aufgrund einer weltweiten Überproduktion von Photovoltaikmodulen mussten nach Einschätzung des Fraunhofer ISE Ende 2011 viele Unternehmen ihre Solarstrommodule quasi zu Schleuderpreisen abgeben.

Daraufhin kam es zu einer Rekordinstallation von Solarstrommodulen im Dezember 2011 von etwa 3 Gigawatt. Die Quartalsverluste der börsennotierten großen chinesischen Photovoltaikproduzenten untermauern diese Sichtweise. »Die Interpretation, dass die Branche hochprofitabel ist und weitere große Preissenkungsschritte möglich sind, ist daher falsch«, so Weber. Nachdem die Preise mehrere Jahre über dem Langfristtrend der Lernkurve lagen, liegen sie jetzt eindeutig darunter. Die Photovoltaik weist auf Basis einer jahrzehntelangen Beobachtung eine Lernrate von etwa 20 Prozent bei Verdopplung der installierten Leistung auf. Eine weitere Beschleunigung der Kostensenkungsfortschritte ist nicht möglich.

Die Verantwortung der Politik, einerseits die Zusatzkosten für die Stromverbraucher durch die Umlage der Einspeisevergütung aus dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) zu beschränken und andererseits den Ausbau der Photovoltaik in Grenzen zu halten, um die Integration der Photovoltaik in das Stromsystem reibungslos zu ermöglichen, wird vom Fraunhofer ISE anerkannt. Allerdings muss dabei auch gewürdigt werden, dass die Umlagekosten von 1,78 Cent pro Kilowattstunde für Solarstrom und 3,59 Cent für alle Erneuerbare Energien bereits durch die vorhandenen Anlagen verursacht sind und nicht mehr verändert werden können. Da die Vergütung für neue Anlagen deutlich niedriger ausfällt und das Marktvolumen in der Photovoltaik sinkt, geht das Fraunhofer ISE auch ohne diese Zusatzabsenkungen von einer stabilen EEG-Umlage aus, da künftig auch steigende Preise an der Strombörse zu erwarten sind.

Das Fraunhofer ISE betrachtet die Photovoltaik weiterhin als einen unverzichtbaren Baustein der dringend erforderlichen Energiewende, weshalb die nun geplante starke Absenkung einen schweren Rückschlag bedeuten würde.

Quelle: Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

Duckwitz, 22. Februar 2012, Mit TRESERT gibt es nun ein Demonstrationsprojekt einer innovativen Technologie zur dezentralen Bereitstellung von Strom, Wärme und Kälte im südostasiatischen Raum. Ziel des vom BMU geförderten Projektes ist es, diese klimaschonende Technologie in der Region bekannt zu machen. Der Einsatz von Niedrigtemperaturturbinen und einer Absorptionskühlung stellen eine Neuerung dar, die ein erhebliches Vermarktungspotential bieten. Durch Ausbildung und Informationsveranstaltungen soll die Verbreitung der Technologie unterstützt und dadurch neue CO2 -Reduktionspotenziale erschlossen und gefördert werden. Im Rahmen des Projektes werden umfangreiche Messreihen und Untersuchungen durchgeführt. In Kooperation mit dem Deutschen Zentrum für Luft – und Raumfahrt wurde eine Software zur Kraftwerksauslegung und Wirtschaftlichkeitsberechnung entwickelt.

Dr. Joachim Krüger, Geschäftsführer und Gründer der Solarlite GmbH: „Projekte wie TRESERT sind der richtige Weg, um langfristig die Energieprobleme gerade in den ländlichen Regionen Thailands zu lösen. Die Zusammenarbeit mit dem SERT war ganz hervorragend und bietet darüber hinaus die notwendige Infrastruktur und auch die Kontakte, das Beispiel TRESERT erfolgreich zu vermarkten.“  

Erprobte Komponenten in innovativer Kombination

Das Gesamtsystem besteht aus  Solarlite-Parabolrinnen-Kollektoren SL 2300 und SL 4600 zur Dampferzeugung, der Turbine für die Stromproduktion, sowie einer Absorptionskältemaschine zur Raumklimatisierung. Als Backuplösung wurde ein Biomassekessel integriert, der die Betriebstemperatur stabil hält.  Insgesamt wird eine thermische Leistung von 500 kW produziert. Über die Niedrigtemperaturturbine werden bis zu 50 kW elektrischer Leistung  erzeugt. Aus der  Abwärme generiert die Absorptionskältemaschine 105 kW zur Kühlung. Zusätzlich stehen 224,25 kW als Heizleistung zur Warmwasserbereitung zur Verfügung. Diese thermische Leistung wird aus dem Verdampfungsprozess gewonnen. Die Anlage bietet so einen dreifach (das ist das TRE im Namen TRESERT) Nutzen: Es wird Elektrizität,  Warmwasser und Kälte bereitgestellt. So erreicht man nicht nur eine deutlich höhere Ausnutzung der Sonneneinstrahlung sondern auch eine weitaus höhere Effizienz im Kraftwerksbetrieb.      
                       
Kostengünstige Versorgungslösung für Regionen ohne Netzanbindung

TRESERT zeigt wie das Problem einer sicheren und sauberen Energieversorgung in unerschlossenen Regionen in Südostasien unter Nutzung von heimischen und klimaschonenden Quellen gelöst werden kann. Sonneneinstrahlung ist kostenlos verfügbar, unterliegt aber zeitlichen und wetterbedingten Schwankungen. Biomasse ist in der Regel lokal verfügbar. In der Kombination ergibt sich eine umweltschonende und nahezu CO2 neutrale Energieversorgung.

Zudem bietet Solarlite mit dem Konzept der umweltschonenden Energieerzeugung die Chance, Schwellenländer frühzeitig für das Thema Umwelt- und Klimaschutz zu sensibilisieren. Durch zuverlässige Lieferung kostengünstiger Energie werden die Lebensbedingungen der lokalen Stromnutzer verbessert, die Wirtschaft wird gestärkt und durch Wachstum entstehen neue Arbeitsplätze.   

Wachsender Energiebedarf

Der Stromverbrauch in Thailand ist in den Jahren 2000 bis 2009 stetig gestiegen und wird nach Ansicht von Fachleuten in den kommenden Jahren weiter auf einem hohen Niveau bleiben. Laut den Prognosen der Egat (Electricity Generating Authority of Thailand) wird ein jährlicher Anstieg des Stromverbrauchs in Thailand von 5,5 Prozent erwartet. Die Regierung forciert als Reaktion hierauf Maßnahmen für mehr Energieeffizienz sowie den weiteren Ausbau der Erzeugungskapazitäten. Ziel der thailändischen Regierung ist es, eine Führungsrolle im Bereich der erneuerbaren Energien einzunehmen und den CO2 Ausstoß bis 2018 um mindestens 15 % zu senken.

TRESERT ist ein positives Beispiel für eine effiziente und dezentrale Energieversorgung. Der Standort an  der School of Renewable Energy Technology (SERT) bietet die Möglichkeit, diese innovative Kraftwerks-Technologie einem breiten internationalen Fachpublikum zu präsentieren.  

Im Rahmen des Projektes wurde ein Treibhaus-Monitoring durchgeführt. Das Ergebnis: TRESERT erzielt jährliche CO2 Einsparungen von 180 t/Jahr.

Quelle: Solarlite GmbH

 

Jülich, 24. Februar 2012, In dieser Woche wurde im Forschungszentrum Jülich das 2,1 Mio. Euro teure Photovoltaik-Technikum durch Vertreter aus Politik und Wissenschaft eingeweiht. Zur Eröffnung des Photovoltaik-Technikums sprach als Festredner ein Pionier der Photovoltaik: Prof. Hans-Joachim Queisser, Direktor emeritus am Stuttgarter Max-Planck-Institut für Festkörperforschung und Honorarprofessor an der Universität Stuttgart. Er hatte Anfang der 1960er Jahre zusammen mit dem Nobelpreisträger William Bradford Shockley die sogenannte Shockley-Queisser-Grenze formuliert, die ein theoretisches Maximum des Wirkungsgrads von Solarzellen beschreibt.

Forschungszentrum Jülich - Eröffnung des Forschungslabors

 

Bild: (v.l.) Prof. Harald Bolt, Vorstandsmitglied des Forschungszentrums Jülich, Thomas Rachel, Parlamentarischer Staatssekretär im Bundesministerium für Bildung und Forschung, Prof. Achim Bachem, Vorstandsvorsitzender des Forschungszentrums Jülich, Prof. Uwe Rau, Direktor des Jülicher Instituts für Energie- und Klimaforschung, Bereich Photovoltaik (IEK-5), Helmut Dockter, Staatssekretär des Ministeriums für Innovation, Wissenschaft und Forschung des Landes Nordrhein-Westfalen, Prof. Dr. Hans-Joachim Queisser, Direktor emeritus am Max-Planck Institut für Festkörperforschung in Stuttgart und Honorarprofessor an der Universität Stuttgart, Dipl.-Architekt Martin Schläger

Auf einer Fläche von 560 Quadratmetern bietet das Forschungslabor modernste Möglichkeiten, um Dünnschicht-Solarmodule aus Silizium zu testen und weiterzuentwickeln. Der 2,1 Millionen Euro teure Neubau ist ausgestattet mit Chemie-, Experimentier- und physikalischen Messräumen.

Prof. Achim Bachem, Vorstandsvorsitzender des Forschungszentrums Jülich, sagte: „Im Photovoltaik Technikum haben unsere Wissenschaftler erstmals die Möglichkeit, Photovoltaik-Module bis zu einer Größe von 1,4 Quadratmetern auf Alterung, Lichtempfindlichkeit und Defekte zu überprüfen. Dies ermöglicht uns, gemeinsam mit Partnern aus der Industrie, neue Beschichtungs- und Herstellungsprozesse zu testen und weiterzuentwickeln.“

Thomas Rachel (MdB), Parlamentarischer Staatssekretär im Bundesministerium für Bildung und Forschung, unterstrich bei der Eröffnung die Bedeutung der Weiterentwicklung dieser Technologie: „Die Photovoltaik ist ein wichtiger Bestandteil des Energiekonzepts der Bundesregierung. Die Erforschung und Entwicklung neuer Solarmodule im Forschungszentrum Jülich wird dazu beitragen, den Anteil der Photovoltaik im Energiemix der Zukunft weiter zu steigern.“

Helmut Dockter, Staatssekretär des Ministeriums für Innovation, Wissenschaft und Forschung des Landes Nordrhein-Westfalen, begrüßte die neuen Experimentierräume als Zugewinn für den Standort Jülich: „Die Energiewirtschaft und weite Teile der Industrie werden durch die Energiewende vor große Herausforderungen gestellt. Um diese Herausforderungen zu bewältigen, kommt der Forschung zu allen Aspekten der Energiegewinnung und -versorgung eine noch größere Bedeutung als bisher schon zu. Das Institut für Energie- und Klimaforschung gehört zu den weltweit führenden Instituten im Bereich der Silizium-Dünnschicht-Photovoltaik. Mit den neuen Labors wird die Forschung in diesem Bereich noch weiter ausgebaut.“

Im chemischen Labor des Photovoltaik Technikums gibt es flexible Standflächen, die zeitnah auch für Kooperationen mit der Industrie genutzt werden können. Im physikalischen Labor des Photovoltaik-Technikums können Photovoltaik-Module auf Alterung, spektrale Empfindlichkeit, Defekte und andere Eigenschaften untersucht werden.

Die Arbeiten im Bereich Photovoltaik konzentrieren sich auf die Entwicklung von Stapelsolarzellen aus amorphem und mikrokristallinem Silizium. Für diese Solarzellen werden transparente, leitfähige Kontaktschichten entwickelt, die durch ihre Mikrotextur für einen effektiven Lichteinfang sorgen. Als zukunftsweisendes Thema bearbeitet das IEK-5 alle Aspekte von Nanotechnologie im Bereich der photovoltaischen Energiewandlung. Diese Aktivität umfasst nano-optische Komponenten zum verbesserten Lichteinfang in Solarzellen oder nano-strukturierte Materialien als funktionale Elemente, wie etwa neuartige Kontakt- oder Absorberschichten.

Quelle: Forschungszentrum Jülich GmbH

 

Cambridge, 13. Februar 2012, Forscher an der Universität im britischen Cambridge haben einen Weg gefunden, um Solarzellen um 25 Prozent effizienter arbeiten zu lassen. Dabei setzen sie auf einen organischen Halbleiter namens Pentacen und können damit bislang ungenutzte Lichtanteile verwenden. Sie haben auch den Produktionsprozess überarbeitet, womit die Herstellung der deutlich billiger sein soll.

Pentacen fängt Blau-Spektrum

Herkömmliche Zellen auf Siliziumbasis stehen derzeit bei einer Maximalausbeutevon 34 Prozent, das durchschnittliche Photovoltaik-Panel verwertet etwa 13 Prozent des Lichts. Die Erfindung aus Cambridge steigert die Ausbeute auf bis zu 44 Prozent, was den größten Leistungssprung seit einigen Jahren bedeutet. Der interne Quanteneffizienzgrad liegt sogar bei über 50 Prozent, die Konversionsrate erreicht 1 Prozent.

Das Geheimnis dahinter ist eine Pentacen-Schicht, die sich in der Oberfläche verbirgt. Diese ermöglicht es, auch den blauen Anteil des Lichtes zu nutzen. Dies gelingt in einer Umsetzung von einem Elektron je zwei Photonen. Bisher eingesetzte Technologie verwertete dieses Farbspektrum nicht, sondern führte es als Wärme ab.

Rollendruck verbilligt Herstellung

Die Wissenschaftler arbeiteten auch an der Beschleunigung des Produktionsprozesses. Die von ihnen entwickelten Hybrid-Solarzellen können im Rollendruckverfahren hergestellt werden. Dies ist nicht nur schneller, sondern auch wesentlich günstiger als der übliche Produktionsprozess. Das Entwicklerteam hat seine Erkenntnisse über die "Singlet Exciton Fission-Sensitized Infrared Quantum Dot Solar Cells" als Paper im Journal der American Chemical Society veröffentlicht.

Redakteur: Georg Pichler
Quelle: pressetext