News 2023

Bereits heute werden weltweit mehrere Millionen Siliziumwafer pro Tag für die Photovoltaikindustrie produziert, mit stark steigendem Bedarf. Gleichzeitig stellt die Branche ihre Produktion zunehmend auf größere Wafer-Formate um. Die Herstellung dieser Solarzellen mit einer Kantenlänge von bis zu 210 Millimetern bei mindestens gleichbleibender Qualität und Taktrate stellt Anlagenhersteller insbesondere für die Laserbearbeitung vor neue Herausforderungen. Damit dieser Prozessschritt zukünftig nicht zum Nadelöhr wird, entwickelte ein Forschungsteam am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesystem ISE mit Industriepartnern ein neues Anlagenkonzept. Es setzt auf die geschickte Kombination von „on-the-fly“ Prozessierung mit ultraschneller Scantechnologie, ultraschnellen Laserquellen, High-End Optiken und Sensorik. Nach der erfolgreichen Demonstration im Jahr 2022 mit einem effektiven Durchsatz von über 15.000 Wafern pro Stunde ist nun ein weiterer Prototyp am Fraunhofer ISE im Einsatz, der UV-Wellenlängen nutzt und besonders kleine Strukturen verspricht.

Prof. Christopher Hebling, Direktor für Internationales am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, wurde in den Vorstand des Forums für Zukunftsenergien e.V. gewählt. In dieser Funktion wird er als Vertreter der Wissenschaft den Umbau der Energiewirtschaft hin zu einem integrierten, nachhaltigen Energiesystem begleiten.

Gemeinsam mit Industriepartnern haben das Fraunhofer Centrum für Silizium Photovoltaik CSP und das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE im Projekt »CTS1000+« gängige PV-Module intensiv untersucht, um noch nicht genutzte Möglichkeiten der Ertragssteigerung aufzuspüren. Durch die Kombination vieler kleiner Verbesserungen bei Komponenten und im Herstellungsprozess konnte das Projektkonsortium so eine Ertragssteigerung im Bereich von drei Prozent für PV-Module erreichen. Mit der Einführung größerer und geteilter Solarzellen im PV-Modul konnte die Leistungsdichte um weitere drei Prozent gesteigert werden. Der Projektpartner und PV-Modulhersteller Heckert Solar hat das angepasste Moduldesign für seine Anfang 2023 in Betrieb genommene neue Fertigungsstätte in Langenwetzendorf übernommen.

Mehrere Fraunhofer-Institute und Einrichtungen, darunter das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, und weitere Partner arbeiten am Aufbau einer großskaligen Produktion von grünem Wasserstoff und seinen Folgeprodukten in Chile. Kern des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekts ist es, die Herstellungspotenziale von Wasserstoff und flüssigen Kraftstoffen aus Solarenergie zu erforschen. Neben den technischen Fragen untersuchen die Projektpartner auch die wirtschaftlichen, logistischen und sozio-ökonomischen Aspekte. Dabei unterstützen sie außerdem die Installation einer Pilot-Produktionsstätte für die Produktion von klimaneutralem Methanol und Dimethylether in Chile.

Dr. Oliver Höhn, Wissenschaftler an der Universität Freiburg und dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE erhält einen Consolidator Grant des Europäischen Forschungsrats (European Research Council ERC). Mit insgesamt zwei Millionen Euro sowie der Finanzierung einer Plasmaätzanlage für Halbleitermaterialien der chemischen Hauptgruppen III und V unterstützt der ERC den Wissenschaftler ab 2024 für fünf Jahre bei seiner Forschung an höchsteffizienten Solarzellen. Europaweit hatten sich 2.130 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in der aktuellen Ausschreibungsrunde des ERC beworben.

Die Deutsche Physikalische Gesellschaft (DPG) zeichnet die Wissenschaftlerin Dr. Juliane Borchert für ihre hervorragende Arbeit im Bereich neuer Solarzellen Materialien mit dem Hertha-Sponer-Preis aus. Dr. Borchert forscht an Perowskiten und deren Einsatz in Solarzellen, besonders als Tandem-Material in Perowskit-Silizium-Solarzellen. Seit Juli 2022 leitet sie eine Forschungsgruppe am Institut für Nachhaltige Technische Systeme – INATECH der Universität Freiburg und am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE.

Dr. rer. nat. Dmitry Bogachuk, Doktorand am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und am Institut für Nachhaltige Technische Systeme – INATECH der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, wurde mit dem diesjährigen Eva Mayr-Stihl-Preis ausgezeichnet. Der mit 5.000 Euro dotierte Nachwuchs-Preis wird für herausragende Dissertationen auf dem Gebiet der Nachhaltigkeitsforschung vergeben. In seiner Abschlussarbeit beschäftigte sich Dmitry Bogachuk mit der Entwicklung von photovoltaischen Perowskit-Solarzellen mit kohlenstoff-basierten Elektroden.

Die Bundesregierung hält am Ziel von jährlich 500.000 neu zu installierenden Wärmepumpen fest. Dazu starteten der Zentralverband Sanitär Heizung Klima (ZVSHK), das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und weitere Partner das Verbundprojekt »Wärmepumpen-Einbau schneller, produktiver und effizienter – handwerkliche Umrüstprozesse optimieren (WESPE)«. Im Fokus des Projekts stehen die physischen und digitalen Prozesse der gesamten Wertschöpfungskette. Ziel ist eine signifikante Verkürzung der Installationszeit, um einen wichtigen Beitrag zur Erreichung des Wärmepumpeneinbauziels zu leisten.

In einem Verbundprojekt haben das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und das INATECH der Universität Freiburg gemeinsam mit der Wohnungswirtschaft, der Heizungs- und Lüftungsindustrie und Energieversorgern den Einsatz von Wärmepumpen in Mehrfamilienhäusern im Bestand erforscht. Nun haben die Partner eine Handreichung für die praktische Umsetzung veröffentlicht.

Perowskit-Silicium-Tandemsolarzellen erreichen Wirkungsgrade von über 30 Prozent und gelten als Spitzenkandidatinnen für die nächste Generation an Solarzellen. Ein Forschungsteam am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE konnte nun zeigen, dass auch Dreifachsolarzellen bestehend aus Perowskit-Perowskit-Silicium-Teilzellen vielversprechend sind. Diese haben noch einmal ein höheres Wirkungsgradpotenzial als Zweifach-Tandemzellen. Im Rahmen der Forschungsprojekte »Triumph«, gefördert durch die Europäische Kommission und »RIESEN«, gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz, entwickelte das Team eine solche Dreifachsolarzelle mit einer Leerlaufspannung von über 2.8 Volt. Der Rekord-Wert bestätigt die sehr guten Materialeigenschaften zur Stromerzeugung und lässt die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf eine effiziente Solarzellenarchitektur schließen.