News 2024

Auf neuen Photovoltaik-Freiflächenanlagen werden überwiegend bifaziale PV-Module installiert, die auch auf der Rückseite Sonnenlicht einfangen. Für das Vermessen der Leistung dieser Module entstehen zusätzliche Anforderungen, welche im Messaufbau berücksichtigt werden müssen. Die Deutsche Akkreditierungsstelle DAkkS bestätigte dem Kalibrierlabor des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE, CalLab PV Modules, nun eine Messunsicherheit von nur 1,4 Prozent für die Kalibrierung bifazialer Module. Auch ein aktueller Vergleich der Messergebnisse mit der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) zeigte: Die Abweichung der Messungen beträgt für die beiden Organisationen weniger als 0,15 Prozent bei bifazialen Modulen.

Dr. Jasna Jankovic, Associate Professorin am Institut für Material- und Ingenieurwissenschaften der University of Connecticut, ist von der Alexander von Humboldt-Stiftung mit dem Fraunhofer-Bessel-Forschungspreis ausgezeichnet worden. Für den Preis wurde sie vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE nominiert, an dem sie vom 1. Dezember an als Gastwissenschaftlerin arbeiten wird. Im Mittelpunkt der gemeinsamen Forschungsarbeit steht die Entwicklung fortschrittlicher Ex-situ-Charakterisierungsmethoden für hochmoderne, innovative Brennstoffzellen- und Elektrolyseur-Materialien.

Für seinen herausragenden wissenschaftlichen Vortrag im Bereich III-V Solarzellen erhielt Dr. Robin Lang den Best Oral Presentation Award auf der 35. International Photovoltaic Science and Engineering Conference (PVSEC-35) in Japan. Der Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE skizzierte darin eine detaillierte Verlustanalyse für die Herstellung einer III-V Mehrfachsolarzelle.

RWE, das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und die Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg (BTU) stellten heute das Forschungsprojekt »PV2Float« der Öffentlichkeit vor. Im Rahmen des Projekts werden drei verschiedene schwimmende Anlagensystemen mit jeweils circa 30 Kilowatt Leistung auf dem Mortkasee getestet. Dafür wird die Pilotanlage bis zu drei Jahre in Betrieb sein. Im Fokus sind die technische Weiterentwicklung der PV-Systeme, Erforschung der Akzeptanz bei Bürgerinnen und Bürgern sowie die Umweltverträglichkeit schwimmender PV. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz BMWK fördert das Forschungsvorhaben.

Seine Königliche Hoheit Großherzog Henri von Luxemburg hat am 8. November 2024 mit einer Delegation aus Politik und Wissenschaft das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE besucht. Er informierte sich insbesondere über die Forschung zu integrierter Photovoltaik sowie zu Wasserstofftechnologien. Der Delegation gehörten auch Stéphanie Obertin, Luxemburgs Ministerin für Forschung und Hochschulwesen und Ministerin für Digitalisierung sowie Ihre Exzellenz Sylvie Lucas, Botschafterin von Luxemburg an.

Die Fraunhofer-Gesellschaft vergibt jährlich den »BestChance« Award zur Würdigung herausragenden Maßnahme für mehr Chancengleichheit an eines seiner Fraunhofer-Institute. Dieses Jahr konnten sich schon zum zweiten Mal Mitarbeiterinnen des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE durchsetzen. Die Preis-Gewinnerinnen taten sich im Jahr 2022 zusammen, um eine geschlechtergerechte Aufteilung der Stimmen im Leitungsausschusses des Instituts durchzusetzen. Für dieses Engagement überreichte Elisabeth Ewen, Vorständin für Personal, Unternehmenskultur und Recht, den vier Frauen am 6. November in Bremen den mit 3000 Euro dotierten Preis.

Der Bedarf an Großwärmepumpen wird in den kommenden Jahren im Zuge der Dekarbonisierung der Industrie und dem Ausbau von Nah- und Fernwärmenetzen steigen. Während der Einsatz von Großwärmepumpen vorangetrieben werden soll, ist noch ungeklärt, welche Umweltquelle sich am besten für ihren Betrieb eignet. Gemeinsam mit Partnern aus der Wissenschaft und Praxis wird das Fraunhofer ISE im Projekt »FluSeeQ« erforschen, inwiefern sich Flüsse und Seen in Deutschland als Wärmequelle für Großwärmepumpen nutzen lassen. Begleitend dazu wird das Projektteam untersuchen, welche regulatorischen Rahmenbedingungen nötig sind und wie sich die thermische Nutzung von Seen und Flüssen ökologisch auswirken wird.

Lithium ist ein für die Energiewende elementar wichtiger Rohstoff und kommt insbesondere in Lithium-Ionen-Batterien für elektronische Geräte, Elektrofahrzeuge und stationäre Energiespeichersysteme zum Einsatz. Der globale Lithiumbedarf wird bis 2030 voraussichtlich um den Faktor 6 steigen. Gleichzeitig nimmt die wirtschaftsstrategische Bedeutung zu, weshalb die Erschließung von Ressourcen in Deutschland und Europa immer wichtiger wird. Im neu gestarteten Projekt »ThermIon« entwickelt das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE gemeinsam mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie ein neues Verfahren zur selektiven Lithium-Gewinnung aus geothermalen Quellen.

Eine neue Auszeichnung würdigt ab 2025 innovative Akteurinnen und Akteure der Solarwirtschaft. Der Adolf Goetzberger-Preis der gleichnamigen Stiftung wird zu Ehren des bedeutenden deutschen Solarpioniers und Gründers des Fraunhofer ISE Adolf Goetzberger ins Leben gerufen. Die erste Preisverleihung findet im März 2025 im Rahmen des 40. PV-Symposiums im historischen Kloster Banz in Bad Staffelstein statt. Bewerbungen sind bis zum 24.12.2024 möglich.

Für ihre herausragenden wissenschaftlichen Beiträge erhielt Christian Schmiga den Poster Award und Oussama Er-Raji den Student Award auf der 41. European Photovoltaic Solar Energy Conference. Christian Schmiga wurde für seine Forschung zu kupfermetallisierten TOPCon Solarzellen ausgezeichnet. Oussama Er-Raji erhielt den Preis für seine Arbeit zu Herstellungsprozessen von Perowskit-Silizium-Solarzellen. Dank seiner Forschung zu einer verbesserten Passivierung der Tandem-Solarzelle, gelang einer Forschungsgruppe am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE gerade die Herstellung einer skalierbaren Perowskit-Silizium-Tandemsolarzelle mit 31,6 Prozent Wirkungsgrad.

Prof. Dr. Hans-Martin Henning, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE, wurde von Bundesminister Robert Habeck in den Beirat des 8. Energieforschungsprogramms des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) berufen. Der Expertenbeirat wird das BMWK künftig bei der Steuerung des Programms unterstützen und den Fortschritt überwachen.

Dr. Elias Frei hat am 1. Oktober 2024 die Leitung des Bereichs »Wasserstofftechnologien« am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg übernommen. Der Chemiker hatte zuvor führende Positionen bei der BASF SE inne.

Lithium-Ionen-Batterien sind der Stand der Technik bei stationären Energiespeichern, doch sind Teile der Rohstoffgewinnung aufgrund von Umwelt- und Sozialproblemen umstritten. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat deshalb im Projekt INFAB gemeinsam mit Partnern an einer alternativen Technologie auf Basis von Zink-Ionen-Batterien geforscht. Das Projekt deckte dabei von der Entwicklung der Zellchemie über Herstellungsprozesse bis hin zum Batteriemanagementsystem alle Prozessstufen ab.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE gelang die Herstellung einer Perowskit-Silizium-Tandemsolarzelle mit 31,6 Prozent Wirkungsgrad. Das besondere an der 1 Quadratzentimeter großen Solarzelle: Die Perowskit-Schicht der Topzelle wurde auf einer industriell texturierten Silizium-Heterojunction-Solarzelle mittels hybrider Herstellungsroute abgeschieden. Die Verwendung von Standard-Siliziumsolarzellen und die gleichmäßige Beschichtung derer Textur mit der Perowskit Topzelle sind wichtige Voraussetzungen für eine industrielle Herstellung von Tandemsolarzellen.

Angeschoben durch den Inflation Reduction Act (IRA) entstehen aktuell in den USA eine Vielzahl von Photovoltaik-Fertigungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE unterstützt einige von ihnen bei der Technologieauswahl, dem Produktdesign und dem Fabriklayout sowie während des Fabrikhochlaufs. Dabei setzen die Hersteller auf die Produktionstechnologien von hocheffizienten Heterojunction- und insbesondere TOPCon-Solarzellen. Auch geschindelte PV-Module für integrierte PV-Produkte sowie Weltraumanwendungen sind hoch im Kurs. Auf der RE+ vom 9. bis 12. September in Anaheim, Kalifornien, geben Wissenschaftler des Fraunhofer ISE einen Überblick über die Vor- und Nachteile aktueller PV-Technologien und ihrer Herstellungsverfahren.

Ein Projektkonsortium aus Fraunhofer ISE, PCC Thorion GmbH und der Glatt Ingenieurtechnik GmbH hat eine Förderung durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz über 2,6 Millionen Euro für ein Projekt zur Leistungssteigerung von Stromspeichern erhalten. Ziel des Gemeinschaftsprojekts StrOboBatt ist die Entwicklung neuer Materialien, die sowohl die Energiedichte als auch die Umweltverträglichkeit von Lithium-Ionen-Batterien verbessern. Im Mittelpunkt stehen struktur- und oberflächenoptimierte Siliziumanoden und Hochenergie-Kathoden für Lithium-Ionen-Batterien für stationäre Energiespeicherlösungen zur Speicherung von Solar- und Windstrom.

Wie können indische Städte durch erneuerbare Energien und moderne Energiesystemtechnik dekarbonisiert werden? Welche Erfahrungen aus Europa lassen sich eventuell übertragen? Daran forscht Mrinal Madas von der Deutschen Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH aus Neu-Delhi aktuell als Gastwissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE. Der Betriebswirtschaftler und Ingenieur ist Träger eines Bundeskanzler-Stipendiums der Alexander von Humboldt-Stiftung für angehende Führungskräfte aus Indien.

Thekla Walker, Ministerin für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg und Carsten Gabbert, Regierungspräsident des Regierungsbezirks Freiburg, haben heute das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE besucht. Sie informierten sich über Technologietrends für die Energiewende und tauschten sich mit der Institutsleitung über den Ausbau der erneuerbaren Energien in Deutschland aus.

Die Energiewende kann nur mit Hilfe der smarten und effizienten Nutzung von Ressourcen gelingen. Großes Potenzial liegt dabei im Bereich von Bauen und Wohnen, z.B. durch ein cleveres Energiemanagement ganzer Quartiere. Hier setzt das Projekt »Energiewendedienlicher Quartiersbetrieb durch gemeinschaftliche Flexibilitätskoordination« (EnQuaFlex) an, das von der hochschule21 als Konsortialführer, dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, der RWTH Aachen (Institut for Energy Efficient Buildings and Outdoor Climate) und der Synavision GmbH gestartet wurde.

Mieter, Vermieterinnen und das Klima würden gleichermaßen von einem bundesweiten verpflichtenden Solarstandard für Dächer profitieren. Das zeigt eine am Dienstag vorgestellte Studie, die von den Umweltorganisationen BUND, DUH, Germanwatch, NABU, WWF und dem Umweltdachverband Deutscher Naturschutzring DNR beauftragt wurde. Darin hat das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE ökonomische Vorteile der Einführung eines bundesweiten Solarstandards für Bewohner von Mehrfamilienhäusern untersucht.

Vertreter des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE (Deutschland), des National Renewable Energy Laboratory NREL (USA), des National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST (Japan) sowie weitere führende Solarforschungsinstitute und internationale Industrievertreter trafen sich vom 6. bis 8. Juni im kalifornischen Asilomar zum 4. Terawatt-Workshop der Global Alliance of Solar Energy Research Institutes (GA-SERI). Die Diskussionen konzentrierten sich auf die Fortschritte in der Photovoltaik (PV), aber auch auf die gemeinsamen Herausforderungen bei der Erreichung von Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft im schnell wachsenden Multi-Terawatt-PV-Markt. Etwa 70 Teilnehmende aus 14 Ländern nahmen an der Veranstaltung teil.

Das digitale Agrarlandschaftslabor »digi.farming.lab« ist eine virtuelle Plattform auf der Grundlage des weltweit erfolgreichen Computerspiels Landwirtschaftssimulator 22. Entwickelt vom Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e. V. und der Technischen Universität Dresden ermöglicht es, neue technische Konzepte aus der Industrie und innovative Anbausysteme aus der Forschung zu erproben und vermitteln. Im Projekt »SynAgri-PV« erweitertet sie die virtuelle Welt nun mit fachlichem Input durch das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und die Elysium Solar GmbH um vier Agri-Photovoltaik Anlagentypen. Das Projektkonsortium stellt den Agri-PV-Demonstrator seit Juni auf Veranstaltungen zur Verfügung.

Nachführende Photovoltaik-Anlagen mit Trackern führen zu einem Ertragsgewinn von 20 bis 30 Prozent im Vergleich zu fest montierten PV-Freiflächenanlagen. Zusätzlich könnten sie weitere Kriterien in ihrer Ausrichtung berücksichtigen, beispielweise den Lichtbedarf bestimmter Pflanzensorten unter Agri- und Biodiversitäts-Photovoltaik oder die Höhe der Einspeisevergütung zu bestimmten Uhrzeiten. Die Zimmermann PV-Tracker GmbH, ein Teil der Zimmermann PV-Steel Group, und das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE optimieren im Forschungsprojekt »DeepTrack« diese Tracking-Algorithmen mit einem digitalen Zwilling, der durch Deep Learning optimierte Steuerungsansätze berechnet. Lernen kann er unter anderem durch Daten seines »echten« Zwillings, gebaut durch Zimmermann PV-Tracker im Outdoor Performance Lab - dem Testfeld des Fraunhofer ISE in Merdingen.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Technischen Universität Berlin, der Rena Technologies GmbH, des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik IBP und des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE haben zum ersten Mal ein umfassendes Modell der Wasserflüsse in einer 5 Gigawatt Solarzellen-Fabrik erstellt. Auf dieser Grundlage prüften sie die Einführung zweier unterschiedlicher Strategien zur zirkulären Wassernutzung. Das Ergebnis: Wassereinsparungen von bis zu 79 Prozent und eine Abwasserreduzierung von bis zu 84 Prozent wären mit heutigen Produktionstechnologien technisch bereits möglich. Dies ermöglicht den Bau von neuen Solarzellen-Fabriken auch an Standorten mit weniger Wasserverfügbarkeit. Die Studie ist in der neusten Ausgabe der Solar Energy frei zugänglich.

Der Expertenrat für Klimafragen hat heute ein Sondergutachten zur Prüfung der zukünftigen Entwicklung der Treibhausgasemissionen in Deutschland vorgelegt. Danach sinken die Gesamtemissionen zwar bis 2030, das Ziel einer Senkung um mindestens 65 Prozent bis 2030 würde dennoch nicht erreicht.

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat als erstes europäisches Forschungsinstitut den Umstieg auf großflächige M10-Silizium-Wafer vollzogen. Eine TOPCon-Solarzelle erreichte auf Anhieb einen sehr guten Wirkungsgrad von 24,0 Prozent. Beim 20. Photovoltaik-Technologiebeiratstreffen des Fraunhofer ISE wurde dieses Ergebnis erstmals vorgestellt.

Anlässlich des ersten Todestages von Chemiker und Stiftungsgründer Dr. Fritz Ruf verlieh die Fritz Hüttinger Stiftung gestern zum ersten Mal den Gerda Ruf-Preis und den Dr. Fritz Ruf-Preis für herausragende Abschlussarbeiten an der Technischen Fakultät der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg. Für Ihre Masterarbeit zum Potenzial von Reinforcement Learning als Batteriesteuerungsstrategie für Unternehmen erhielt Anna Rothenhäusler den Gerda Ruf-Preis. Dr. Patrick Schygulla wurde mit dem Dr. Fritz Ruf-Preis für seine Doktorarbeit zu siliziumbasierten Mehrfachsolarzellen ausgezeichnet. Er schaffte es, den Wirkungsgrad dieser Solarzellen von 33,3 auf 36,1 Prozent zu erhöhen, der zurzeit höchste Wert dieser Technologie. Beide Preistragende forschen am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und der Universität Freiburg.

In absehbarer Zeit werden vor allem Fahrzeuge mit elektrischem Antrieb über Europas Straßen rollen. Inwiefern sich die Verbreitung von fahrzeugintegrierter Photovoltaik auf den Strombedarf einer elektrifizierten Fahrzeugflotte auswirken würde, untersucht seit Anfang 2023 ein Konsortium aus der niederländischen Organisation für angewandte Forschung TNO, dem deutschen Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE sowie den Solartechnik-Ausrüstern für Fahrzeuge Sono Motors, Lightyear Layer und IM Efficiency. Die Generaldirektion Mobilität und Verkehr der Europäischen Kommission (GD MOVE) beauftragte das Projekt «SolarMoves», um den Einfluss von on-board erzeugtem Solarstrom auf den Bedarf an E-Ladeinfrastruktur in der Europäischen Union besser einschätzen zu können. Nun wurden im Rahmen des Projekts LKW-Flotten, die durch ganz Europa fahren, mit Sensoren ausgestattet, um die Stromertragsmodellierungen der Forschungsgruppe mit realen Daten zu validieren.

Die Digitalisierung der Forschung eröffnet zahlreiche Möglichkeiten für innovative, datenbasierte Angebote, gleichzeitig erfordert sie ein standardisiertes Datenmanagement. Im neuen Pilotprojekt »BatterieDigital_real« der Fraunhofer-Gesellschaft schaffen verschiedene Institute einen Forschungsdatenraum für die Batterieforschung. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE arbeitet für die Zusammenführung von Batterieentwicklung und Künstlicher Intelligenz mit der Universität Auckland zusammen.

Wärmepumpen sind in unserem zunehmend auf erneuerbaren Energien basierenden Energiesystem ein zentraler Baustein. Ihr Verbrauch ist planbar und die Wärme speicherbar – dadurch kann die Heizung flexibel auf die fluktuierende Energieerzeugung aus Sonne und Wind reagieren und somit den Betrieb des Stromnetzes unterstützen. Das ist das Ergebnis eines länderübergreifenden Forschungsprojektes der Internationalen Energieagentur (IEA). Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE war mit seinen Forschungsarbeiten zu Großwärmepumpen sowie zum Einsatz von Wärmepumpen in Mehrfamilienhäusern beteiligt.