Photovoltaik

Auf der Klimakonferenz in Paris 2015 hat sich die Weltgemeinschaft darauf verständigt, die Erwärmung unserer Atmosphäre auf maximal 1,5 °C zu begrenzen und so eine globale Energiewende umzusetzen. Photovoltaik ist für eine ökonomisch und ökologisch realisierbare Energieversorgung eine zentrale Säule. In den letzten zehn Jahren sind die Modulpreise von ca. 2,70 €/W auf ca. 0,40 €/W gefallen. Dadurch können heute in Deutschland konkurrenzfähige Stromgestehungskosten von unter 5 €cent/kWh erreicht werden. Entsprechend wächst auch der globale Photovoltaikmarkt mit hohen Wachstumsraten. 2016 betrug die Steigerung über 30 % und kumuliert wurde bis Ende 2016 ein Drittel eines Terawatts an Photovoltaikleistung global installiert. Die Photovoltaik boomt und wird  weiter rasant wachsen!

Forschung und Entwicklung haben zu dieser Erfolgsgeschichte ganz wesentlich beigetragen. Das Fraunhofer ISE kann hervorragende FuE-Ergebnisse präsentieren. Besonders stolz sind wir auf die erzielten, verbesserten Wirkungsgrade für mono- und multikristalline Siliciumsolarzellen. Dabei spielt die am Fraunhofer ISE entwickelte Technologie zur Passivierung der Kontakte (Tunnel Oxide Passivated Contact – TOPCon) eine besondere Rolle. Gutes Siliciummaterial ist die Grundlage für hohe Solarzellenwirkungsgrade. So haben wir ein spezielles High Performance Silicium entwickelt, das als Basismaterial für unsere multikristalline Solarzelle mit einem Rekordwirkungsgrad von 22,3 % eingesetzt wurde. Auch bei der monokristallinen Materialentwicklung am Center für  Siliziumphotovoltaik (CSP) am Standort Halle konnten große Fortschritte erzielt werden. Unsere FuE-Arbeiten im Themenfeld Wafering führen wir am Technologiezentrum für Halbleitermaterialien (THM) am Standort Freiberg durch. Die Vorlaufforschung des Fraunhofer ISE wird in unserem PV-TEC – Photovoltaic Technology Evaluation Center industriell umgesetzt. Zuletzt hatten wir dort einen Basisprozess für monokristalline Si-PERC-Solarzellen mit einem stabilen mittleren Wirkungsrad von 21 % etabliert. Ende Februar 2017 zerstörte ein  Brand das Hauptgebäude des PV-TEC. Glücklicherweise konnten die geplanten FuE-Arbeiten größtenteils in anderen Labors weitergeführt werden. Der Wiederaufbau des PV-TEC ist bereits in vollem Gang, und wir sind zuversichtlich, dass es im Frühjahr/Sommer  2018 wieder voll funktionstüchtig ist. 

Das Fraunhofer ISE hat zudem Verfahren zur präzisen Charakterisierung und Ertragsanalyse besonders von bifazialen Zellen und Modulen erfolgreich weiterentwickelt. Unser akkreditiertes CalLab PV Modules konnte eine weltweit führende Messunsicherheit von nur 1,3 % erreichen. Spitzenwirkungsgrade von bis zu 46,1 % haben wir mit Mehrfachsolarzellen auf Basis der III-V-Halbleiter und in Kombination mit der optischen Konzentratortechnologie erzielt. Unsere langjährigen Erfahrungen mit der Herstellung von Mehrfachsolarzellen konnten wir nutzen, um eine monolithische Mehrfachsolarzelle aus GaInP/GaAs // Si mit einem Wirkungsgrad von 33,3 % herzustellen. Diese Technologie ist zukunftsweisend und zeigt, wie das begrenzende Auger-Limit von 29,4 % bei Einfachsolarzellen aus Silicium überwunden werden kann. Auch unsere Arbeiten an Organischen und Perowskitsolarzellen eröffnen  interessante Perspektiven und Anwendungsmöglichkeiten. 

Mit unserem Portfolio sind wir für die Zukunft gut aufgestellt und tragen dazu bei, die Photovoltaik noch effizienter zu machen – in Bezug auf Energieertrag, aber auch in Bezug auf Produktionsverfahren und Materialeinsatz. Eine kostengünstige und gleichzeitig nachhaltige Prozesskette entlang der gesamten Wertschöpfungskette ist unser ambitioniertes Ziel.