Presseinformationen 2019

In einem nachhaltigen Energiesystem nimmt Wasserstoff eine Schlüsselrolle ein, als Vermittler zwischen allen Sektoren und insbesondere in der Mobilität und in der Industrie. Um die Klimaschutzziele zu erreichen, müssen die durch den Verkehrssektor verursachten Treibhausgas-Emissionen drastisch gesenkt werden. Zur Unterstützung der Hochskalierung der Brennstoffzellenproduktion für die Wasserstoff-Mobilität fördert das baden-württembergische Umweltministerium jetzt das Projekt »HyFab« mit 7,9 Millionen Euro. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Zentrums für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung (ZSW) und des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE entwickeln und erproben darin gemeinsam mit weiteren Partnern aus Industrie und Forschung automatisierte Fertigungs- und Qualitätssicherungsverfahren für Brennstoffzellen.

Solarzellen mit höchsten Wirkungsgraden liefern Strom kostengünstig und verbrauchen dabei weniger Fläche und Ressourcen. Sie ermöglichen auch neue Produkte, wie z.B. Elektroautos, die sich über Solarzellen aufladen lassen. Der Wirkungsgrad von Siliziumsolarzellen lässt sich aufgrund von physikalischen Grenzen nicht mehr beliebig steigern. Mit Tandemsolarzellen aus mehreren lichtabsorbierenden Schichten sind dagegen Wirkungsgrade von über 35 % möglich, weshalb sie im Fokus der aktuellen Solarzellenforschung stehen. Im Fraunhofer-Leitprojekt »MaNiTU« entwickeln sechs Fraunhofer-Institute nachhaltige, höchsteffiziente und kostengünstige Tandemsolarzellen auf Basis neuer Absorbermaterialien.

Das seit 2017 betriebene »Rathaus im Stühlinger« der Stadt Freiburg ist das europaweit größte öffentliche Netto-Nullenergiegebäude. Das Gebäude soll in der Jahresprimärenergiebilanz genauso viel Energie zur Verfügung stellen, wie es selbst benötigt. In einem Forschungsprojekt unterstützt das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE das Monitoring des Verwaltungsgebäudes. Vor dem Hintergrund steigender fluktuierender Stromeinspeisung wurden auch Konzepte für einen netzdienlichen Betrieb erarbeitet. Am 20. November 2019 stellten die Projektpartner Fraunhofer ISE, badenova, DS-Plan GmbH und Stadt Freiburg Ergebnisse des Projekts vor. In dem Workshop wurden auch Herausforderungen an zukünftige Versorgungsnetze diskutiert.

Agrophotovoltaik kombiniert die landwirtschaftliche Nutzung mit der Stromerzeugung durch Photovoltaik auf der gleichen Fläche. Die Technologie bietet damit Lösungen für die Produktion von Nahrungsmitteln und gleichzeitig für die Energieversorgung unter Berücksichtigung von Bodenschutz und Wassereinsparung. Die erste internationale Konferenz zu agrophotovoltaischen Systemen - AgriVoltaics2020 - findet vom 26. bis 28. August 2020 im französischen Perpignan statt und steht unter dem Motto »Launching Agrivoltaics World-Wide«. Organisiert wird die Veranstaltung vom französischen Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und der PSE Conferences & Consulting GmbH aus Freiburg.

Heizen mit Umweltwärme verursacht einen geringen Kohlendioxidausstoß, zumal bei stetig sinkenden Emissionen der Stromerzeugung. Wärmepumpen werden daher eine wichtige Heizungstechnologie der Zukunft sein. Derzeit nutzen sie jedoch noch überwiegend Kältemittel mit umweltschädlichen Treibhausgasen. Eine Wärmepumpe mit einer klimafreundlichen Alternative hat nun das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE entwickelt. Die Forscherinnen und Forscher nutzen das natürliche Gas Propan. Das Treibhauspotenzial ist rund 500mal niedriger als das herkömmlicher Kältemittel und somit äußerst gering. Ein weiterer Vorteil: Der Prototyp der neuen Sole/Wasser-Wärmepumpe benötigt bei gleicher Leistung nur ein Viertel der Kältemittelmenge im Vergleich zu marktverfügbaren Systemen. Eine auf dieser Entwicklung aufbauende Propan-Wärmepumpe wäre die erste dieser Art in Deutschland, die ohne zusätzliche Sicherheitsvorkehrungen in Innenräumen von Wohngebäuden aufgestellt werden darf. Die Technologie soll nun weiter verbessert werden. Für die Wärmepumpenbranche sind neue Kältemittel besonders wichtig: Ab dem 1. Januar 2020 gelten in der Europäischen Union erste Verwendungsverbote.

Industrienahe Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von mehr als 22 Prozent, effiziente neue Metallisierungverfahren für die Kontaktierung von Solarzellen und weitere technologische Highlights verzeichnet das Photovoltaic Technology Evaluation Center (PV-TEC) des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg. Die 2018 erneuerte und deutlich erweiterte Forschungsfabrik ist das größte europäische FuE-Zentrum für kristalline Siliciumsolarzellen-Technologie.

Um die deutschen Klimaschutzziele zu erreichen, muss die Photovoltaik deutlich ausgebaut werden. Je nach Szenario werden bis 2050 bis 500 Gigawatt an installierter PV-Leistung benötigt. Damit dieser massive Ausbau nicht zu Nutzungskonflikten und Akzeptanzproblemen führt, sollte der Flächenverbrauch durch Solarmodule minimiert und Synergiepotenziale realisiert werden. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE stellt auf der EU PVSEC vom 9. bis 13. September in Marseille (Stand F 5) Ideen und Technologien für eine gelungene Integration von Photovoltaik in die bebaute Umwelt vor.

Wissenschaftler im Photovoltaic Technology Evaluation Center PV-TEC des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg haben in Zusammenarbeit mit Projektpartnern das klassische Siebdruckverfahren zur Feinlinienmetallisierung von Siliciumsolarzellen weiterentwickelt. Durch den Einsatz speziell entwickelter Feinliniensiebe konnte das Projektteam Kontaktfinger mit einer Breite von lediglich 19µm und Höhe von 18µm in einem Druckschritt realisieren. Damit ist eine Einsparung bei der Ressource Silber um bis zu 30 Prozent möglich, was zu einer signifikanten Senkung der Herstellungskosten führt.

Die Nachfrage nach Elektrofahrzeugen steigt weltweit stark an. Um die Reichweite von Elektrofahrzeugen weiter zu verbessern, hat das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE ein PKW-Solardach mit hocheffizienten Solarzellen entwickelt. Das Dach lässt sich in beliebigen Farben individuell beschichten, wobei die Solarzellen unsichtbar in das vorgeformte Solardach integriert sind. Mit einer Nennleistung von etwa 210 W/m² kann das Dach an einem sonnigen Tag Strom für etwa zehn km Fahrtstrecke bei einem E-Auto der Mittelklasse liefern. Über ein Jahr gerechnet kann die Fahrzeugreichweite um etwa 10 Prozent verlängert werden. Auf dem Gemeinschaftsstand der Fraunhofer-Gesellschaft (Halle 4.1, Stand C 12) auf der Internationalen Automobil Ausstellung IAA präsentiert das Fraunhofer ISE zwei Solarautodächer in verschiedenen Farben.

Forschern des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE ist es gelungen, den Wirkungsgrad für monolithische Dreifachsolarzellen aus III-V-Halbleitern und Silicium nochmals zu erhöhen. Diese Mehrfachsolarzellen nutzen durch die Kombination von mehreren Absorbermaterialien das Sonnenspektrum energetisch deutlich besser aus als konventionelle Siliciumsolarzellen. Der Weltrekord für eine durch Waferbonden hergestellte monolithische Mehrfachsolarzelle konnte auf 34,1 % verbessert werden. Für eine Siliciumsolarzelle mit direkt abgeschiedenen Halbleiterschichten wurde ein neuer Wirkungsgradrekord von 24,3 % erzielt.