Presseinformationen

Forscherinnen und Forschern am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE ist es gelungen, mit Hilfe einer neuen Antireflexbeschichtung die Effizienz der bisher besten Vierfachsolarzelle von 46,1 auf 47,6 Prozent bei 665-facher Sonnenkonzentration zu erhöhen. Ein Meilenstein, denn es gibt gegenwärtig keine effizientere Solarzelle auf der Welt. Vorgestellt werden die Ergebnisse heute auf dem 2. Internationalen TandemPV Workshop, der gegenwärtig in Freiburg stattfindet.

Im Rahmen des Forschungsprojekts »Modellregion Agri-Photovoltaik für Baden-Württemberg« bauen und erproben das Kompetenzzentrum Obstbau Bodensee, das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE sowie elf weitere Projektpartner fünf Agri-PV Pilotanlagen in Baden-Württemberg. Heute eröffnete Ministerpräsident Winfried Kretschmann die Anlage über Apfelbäumen auf dem Obsthof Bernhard in Kressbronn am Bodensee. Gefördert wird das bis 2024 laufende Forschungsvorhaben von den Landesministerien für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft sowie für Ernährung, Ländlichen Raum und Verbraucherschutz. Innerhalb des Projekts soll das Konzept der Agri-Photovoltaik (Agri-PV) mit einem Schwerpunkt auf Kern- und Beerenobst in Baden-Württemberg im Detail untersucht werden.

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat ein Laserverfahren entwickelt, mit dem Busbarfreie PERC- und TOPCon-Solarzellen durch eine Aluminiumfolie ressourcensparend und flexibel verschaltet werden können. Die FoilMet®- Technologie kommt ohne leitfähigen Klebstoff oder Lot aus und erlaubt eine Reduktion des Silberverbrauchs im Solarmodul um bis zu 30 Prozent. Die mechanisch flexible Verbindung ermöglicht neben einer gekrümmten Auslegung des Strings sowohl eine Anordnung als geschindelte Zellen für maximale Moduleffizienz, als auch das in der Massenproduktion übliche »Nebeneinanderlegen« der Zellen mit geringem Abstand für eine möglichst kosteneffiziente Modulbauweise. Auf der Intersolar Europe (11.-13.5.2022, Messe München, Stand A1.540) zeigt das Institut einen Solarzellenstring aus 30 Zellen, der mit dem Laserverfahren verschaltet wurde.

Für eine sichere Stromversorgung basierend auf 100 Prozent erneuerbarer Energie werden dezentrale und zentrale stationäre Batteriespeicher in großem Umfang notwendig. Bis 2030 werden nach den Szenarienrechnungen des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE in Deutschland etwa 100 GWhel an elektrischer Speicherkapazität benötigt, bis 2045 etwa 180 GWhel. In der Kurzstudie »Batteriespeicher an ehemaligen Kraftwerksstandorten« hat das Institut den systemischen und netztechnischen Nutzen von Großspeichern untersucht. Ein Ergebnis ist, das es sinnvoll ist, Batteriespeicher an ehemaligen Standorten von fossilen oder Atomkraftwerken zu installieren, da die dort bereits verfügbare Anschlussleistung genutzt werden kann. Bis zu 65 Prozent des bis 2030 in Deutschland benötigten Speicherbedarfs könnte damit gedeckt werden.

Um effizientere Solarmodule herstellen zu können, stellt die Photovoltaikindustrie ihre Produktion zunehmend auf größere Waferformate um. Die Herstellung dieser Solarzellen mit einer Kantenlänge von bis zu 210 Millimetern mit gleichbleibender Qualität und Taktrate gewährleisten zu können, stellt die Anlagenhersteller vor neue Herausforderungen. Einem Forschungsteam am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesystem ISE gelang jetzt die Umsetzung eines neuartigen Anlagenkonzepts für die Laserbearbeitung: es prozessiert die die Wafer kontinuierlich, während sie sich auf einem Band mit hoher Geschwindigkeit unter dem Laserscanner hindurchbewegen. Die Anlage kann auch für große Solarzellen eine halbe Million Kontaktöffnungen pro Sekunde herstellen, mit einem effektiven Durchsatz von über 15.000 Wafern pro Stunde. Besucherinnen und Besucher der LASER World of PHOTONICS 2022 (26.-29.4., Messe München) können sich über das Anlagenkonzept am Fraunhofer Messestand 441 in Halle A6 informieren.

Mit der Agri-Photovoltaik (Agri-PV) können Landwirtinnen und Landwirte ihre bewirtschafteten Flächen doppelt nutzen: Am Boden wachsen die Kulturpflanzen, darüber oder daneben erzeugen Solarmodule erneuerbaren Strom. In der aktualisierten Neuauflage seines Leitfadens zur Agri-PV beleuchtet das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE die Technologie, ihr Potenzial sowie den aktuellen Entwicklungsstand. Neu hinzugekommen ist ein Kapitel zur Wirtschaftlichkeit und Geschäftsmodellen mit Agri-PV. Auch die Vorschläge wie die Agri-PV weiter vorangebracht werden kann, werden vorstellt. Ziel des Leitfadens ist, Landwirtschaftsbetrieben, Kommunen und Unternehmen praktische Hinweise zur Nutzung der Agri-PV an die Hand zu geben.

Im Zuge der Energiewende gewinnt die Umwandlung von erneuerbarem Strom in chemische Energieträger durch sogenannte Power-to-X-Prozesse an Bedeutung. Als langfristige, speicherbare und leicht transportable Energieträger mit großer Kapazität maximieren PtX das Potenzial der erneuerbaren Erzeugung und ermöglichen eine vollständige Transformation aller Sektoren (Strom/ Verkehr/ Gebäude). Zukünftige PtX-Anlagen werden vorwiegend in abgelegenen Regionen mit hohem Potenzial erneuerbarer Energien oder zukünftig sogar offshore errichtet. Damit die chemischen Prozesse unter diesen herausfordernden Bedingungen realisiert werden können, sind innovative Synthesereaktoren und Betriebsstrategien erforderlich. Am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE wurde ein universell einsetzbarer Teststand für Kinetik-Untersuchungen entwickelt, um katalytische Festbettreaktionen unter dynamischen Betriebsbedingungen zu analysieren. Die kompakte, mobile »KISS«-Anlage kann auch direkt vor Ort zum Einsatz kommen.

Für die Metallisierung von Silicum-Solarzellen sowie vieler anderer elektronischer Bauteile ist aktuell der Flachbett-Siebdruck das Standardverfahren. Forschern des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE ist es nun auf einer gemeinsam mit der ASYS Automatisierungssysteme GmbH entwickelten neuen Fertigungsanlage gelungen, den Durchsatz beim Drucken um den Faktor 1,5 zu erhöhen. Dazu wurde erstmalig der Rotationssiebdruck- und das Flexodruckverfahren eingesetzt. Mit der neuen Anlage realisierte das Forschungsteam eine Taktzeit von nur 0.6 Sekunden pro Solarzelle. Der neue Prozess kann auch für den funktionalen Druck im Bereich Wasserstofftechnologie, Sensorik oder Leistungselektronik eingesetzt werden. Besucherinnen und Besucher der LOPEC (23.-24.3. 2022, Internationales Congress Center München) 2022 können das Konzept am Messestand des Forschungsinstituts (FO.10) kennenlernen.

Im April 2021 hat Ministerpräsident Winfried Kretschmann das Zentrum für höchsteffiziente Solarzellen am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE eingeweiht. Knapp ein Jahr nach der virtuellen Eröffnung hat er heute das neue Laborgebäude persönlich besucht und sich über den aktuellen Forschungsstand in der Photovoltaik sowie weiteren Themen im Kontext der Energiewende informiert. Ein zweiter thematischer Schwerpunkt des Austauschs war die Wasserstoffforschung. Baden-Württemberg ist mit seinen innovativen Unternehmen und Forschungseinrichtungen maßgeblich am Markthochlauf der Wasserstoff-Technologie in Deutschland beteiligt.

Während bei PKWs der Trend bei Neuanschaffungen zu Elektrofahrzeugen geht, werden im Schwerlast-, Schiffs- und Flugverkehr sowie im stationären Betrieb noch länger und verbreitet Flüssigkraftstoffe zum Einsatz kommen. Dabei können Oxymethylenether (OME) als E-Fuels die Ruß- und Stickoxid-Emissionen von Dieselmotoren deutlich senken. Eine Hürde für deren großindustrielle Herstellung war bislang das Wassermanagement im Syntheseprozess. Im Projekt »COMET- Clean OME Technology« haben das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und die Industriepartner ChemCom Industries B.V. und ASG Analytik AG eine technische Lösung entwickelt, die einen OME-Produktionsprozess im Industriemaßstab ermöglicht.