Highlight-Artikel Q2-2026

Progress in Photovoltaics: Research and Applications | 2026; 34:367–395

Gernot Oreski, Chiara Barretta, Petra Christöfl, Paul Gebhardt, Karl-Anders Weiß, David C. Miller, Soňa Uličná, Michael Kempe, Laura S. Bruckman, Alessandro Virtuani, Hengyu Li, Brian Habersberger, Jeff Munro, Kristof Proost, Marcel Kühne

In den letzten Jahren haben in der Photovoltaik (PV) Einkapselungsfolien, die als Polyolefine (PO) – genauer als PO-Elastomere (POE) und thermoplastische POs (TPO) – vermarktet werden, deutlich an Marktanteilen gewonnen und dürften bis 2030 zur dominierenden Klasse von Einkapselungsfolien werden. Im Vergleich zu anderen Branchen bestehen in der PV-Industrie jedoch erhebliche Missverständnisse über den Begriff „PO“. Sowohl in der wissenschaftlichen Literatur als auch in Vertrieb und Werbung werden die Begriffe PO, POE und TPO häufig fälschlicherweise synonym verwendet, um denselben Materialtyp mit vergleichbaren Eigenschaften zu beschreiben, obwohl es sich in Wirklichkeit um unterschiedliche Materialklassen handeln kann.

Eine Gruppe international führender Expertinnen und Experten hat dieses Thema daher aufgegriffen, um mehr Klarheit in der Branche zu schaffen und Missverständnisse zu vermeiden. Dieser Beitrag liefert einen umfassenden Überblick über Literatur und Markt, stellt eine breite Palette von PO- und anderen Ethylen-Copolymer-Einkapselungsmaterialien aus aktuellen Studien vor und diskutiert deren Materialeigenschaften, um zu präzisieren, was als „Polyolefin“ zu verstehen ist.

Zusätzlich schlagen wir zur besseren Vergleichbarkeit der Eigenschaften von Einkapselungsmaterialien eine zweidimensionale Taxonomie zur Einordnung von in der Modulherstellung verwendeten Polymeren vor. Im Hinblick auf die Verbesserung der Zuverlässigkeit von PV-Modulen bieten PO-basierte Einkapselungsmaterialien mehrere Vorteile, können jedoch auch Nachteile mit sich bringen. Dies kann sich perspektivisch auf die Haftung des Einkapselungsmaterials an den Grenzflächen zu anderen Materialien (Glas, Zellen etc.) sowie auf die Endproduktqualität auswirken. Da es bislang nur begrenzte Felddaten zu PV-Modulen mit PO-Einkapselungen gibt, hoffen wir, zu einem besseren Materialverständnis und zu mehr Präzision in der Kommunikation in der PV-Branche beizutragen, um die Qualität zu sichern.

Electrical Power and Energy Systems 177 (2026) 111827

Jakob Ungerland, Wolfgang Biener, Christian Schöll

Der Umbau des Energiesystems hin zu hohen Anteilen erneuerbarer, umrichterbasierter Erzeugung erfordert verlässliche Stabilitätsbewertungen. Um diese mit realisierbarem Rechenaufwand durchzuführen, werden Verteilnetze in der Praxis häufig durch stark vereinfachte Ersatzmodelle beschrieben. Gängige Methoden wie das REI-Verfahren können das dynamische Verhalten jedoch verzerrt abbilden und kritische Instabilitäten überdecken.

Die Arbeit stellt mit dem General Clustering Approach (GCA) eine neue Methode vor, die aktive Verteilnetze realitätsnäher durch äquivalente Modelle beschreibt. GCA bündelt Erzeuger und Lasten unter Berücksichtigung von Netztopologie und Spannungssensitivitäten und bezieht dabei netzfolgende als auch netzbildende Umrichter ein. In mehreren Szenarien mit verschiedenen Netzstärken und Anteilen netzbildender Umrichter wird der GCA systematisch mit etablierten Verfahren (u.a. REI) verglichen.

Die Ergebnisse zeigen: Die heute in der Praxis verwendeten Verteilnetzabbildungen lassen keine aussagekräftigen Stabilitätsanalysen künftiger, umrichterdominierter Systeme zu. Insbesondere das weit verbreitete REI-Verfahren erkennt Instabilitäten häufig nicht. Der neu vorgestellte GCA unterschreitet hingegen in allen Szenarien die Validierungsgrenzwerte und reduziert zugleich die Modellgröße um 86 % und die Simulationszeit um 79 % gegenüber dem detaillierten Modell. Für künftige, umrichterdominierte Energiesysteme sollten Ersatznetze daher durch Clustering-Methoden wie GCA abgebildet werden, um verlässliche Stabilitätsbewertungen zu gewährleisten.

Communications Engineering | ( 2026) 5:78

Juan F. Martínez, Jens Ohlmann, Tom Smolinka & Frank Dimroth

Mit erneuerbarer Energie erzeugter Wasserstoff hilft dabei, die Schwankungen bei der Erzeugung von Solar- und Windenergie auszugleichen. Die in Wasserstoff gespeicherte Energie kann später mithilfe von Brennstoffzellen wieder in Strom umgewandelt oder in industriellen Prozessen sowie in Heizungs- und Gasnetzen genutzt werden. Die derzeitigen Produktionsmethoden sind noch relativ ineffizient. In diesem Artikel stellen wir ein hocheffizientes Solar-Elektrolyse-Modul vor, das Wasser mithilfe von Strom aus Mehrfachsolarzellen spaltet. Ein kompaktes Fresnel-Linsenarray bündelt das direkte Sonnenlicht auf die Zellen, die mehr als 4 Volt erzeugen – genug, um zwei in Reihe geschaltete PEM-Elektrolysezellen (Polymer-Elektrolyt-Membran) mit Strom zu versorgen. In Freilandversuchen wandelte ein Demonstrator mit einer Linsenfläche von 64 cm² bis zu 31,3 % des einfallenden Sonnenlichts in chemische Energie um, die in Wasserstoff gespeichert wurde (gemessen anhand des höheren Brennwerts von Wasserstoff). 

EES Sol., 2026, Advance Article

Jared Faisst, Mathias List, Leonie Pap, Reid Patterson, Uli Würfel and Andreas W. Bett

Organische Photovoltaik (OPV) ist eine aufstrebende Photovoltaik-Technologie, die sich durch ihre vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten auszeichnet, beispielsweise in Form von flexiblen und semitransparenten Modulen. Die photoaktive Schicht in OPVs besteht aus einer Mischung aus organischen Donor- und Akzeptormaterialien, die ein dicht geflochtenes Netzwerk ausbilden. Diese Architektur ist erforderlich, da die Lichtabsorption zunächst Exzitonen erzeugt, die an individuelle Moleküle gebunden sind und eine Grenzfläche erreichen müssen, damit sie dissoziieren können. Hierdurch entstehen erst freie Ladungsträger die zum Strom beitragen können. Die Effizienz dieses Exziton-Dissoziationsprozesses hängt von mehreren Faktoren ab, wie die räumliche Skala des Materialnetzwerkes, der Exziton-Diffusionslänge und der energetischen Landschaft an der Grenzfläche. Eine präzise Quantifizierung der Exziton-Dissoziationseffizienz ist daher wichtig, um Einblicke in die organische photoaktive Schicht zu gewinnen und weitere Optimierungsmöglichkeiten aufzuzeigen. 

Üblicherweise wird diese Größe durch die Internal Quantum Efficiency (IQE) genähert, d. h. mittels des Quotienten der gemessenen Kurzschlussstromdichte und der aus optischen Simulationen erwartete Stromdichte. Dieser Ansatz führt jedoch zu statistischen Unsicherheiten von ca. 5%. Darüber hinaus führen die für diese Näherung notwendigen Annahmen zu einer zusätzlichen systematischen Unsicherheit. 

In dieser Arbeit stellen wir einen neuartigen experimentellen Ansatz vor, der eine Quantifizierung der Exziton-Dissoziationseffizienz mit einer um eine Größenordnung reduzierten Unsicherheit gegenüber der etablierten Methode ermöglicht. Dies wurde durch die Umsetzung zweier entscheidender Schritte erreicht:
Erstens wird die Photolumineszenz von Exzitonen als Maß für nicht Dissoziierte Exzitonen herangezogen. Zweitens wird eine vergleichende Analyse durchgeführt, indem mit einer zusätzlichen organischen Solarzelle mit veränderter Morphologie verglichen wird. In dieser wird durch einen erhöhten Akzeptorgehalt das Akzeptorvolumen vergrößert und somit die Exzitonendissoziation absichtlich verringert. Die resultierende Änderung der Stromdichte und der Exziton-Photolumineszenz im Verhältnis zur Absorption in den jeweiligen photoaktiven Schichten reicht dann aus, um die Exzitonendissoziationseffizienz in beiden organischen Solarzellen zu bestimmen. Infolgedessen konnten Exziton-Dissoziationseffizienzen von  96,2 ± 0,4 % für das System D18:Y6 und 97,2 ± 0,6 % für PM6:DTY6 bestimmt werden. Dadurch konnte gezeigt werden, dass diese Methode der Quantifizierung deutlich präzisere Ergebnisse liefern kann.