Photonikpreis für sägefreie Dünnschicht-Solarzellen
Kaiser-Friedrich-Forschungspreis an Solarforscher verliehen für energie- und ressourcenschonendes Herstellungsverfahren.
Der Kaiser-Friedrich-Forschungspreis für die Optischen Technologien, der 2013 wichtige Forschungsergebnisse zum Thema „Photonics4Energy“ auszeichnet, wurde im Rahmen einer festlichen Veranstaltung in der historischen Kaiserpfalz Goslar verliehen. Die Auszeichnung geht dieses Jahr nach Hameln an Rolf Brendel und Jan Hendrik Petermann vom Institut für Solarenergieforschung. Sie ist mit 15.000 Euro dotiert, die von dem Goslarer Unternehmer Jochen Stöbich gestiftet wurden.
Abb.: Dünnschicht-Solarzelle mit 19,1 Prozent Wirkungsgrad ( Bild: ISFH)
Die Preisträger erhielten den Forschungspreis für ihre Arbeit zur materialeffizienten Herstellung von Solarzellen. Unter dem Titel „Hocheffiziente sägefreie Silizium-Dünnschichtsolarzellen“ stellten sie ein Verfahren vor, mit dem die Herstellung von Solarzellen achtzig Prozent weniger kristallines Silizium und auch deutlich weniger Energie verbraucht. Dadurch können die Kosten für Solarzellen voraussichtlich soweit gesenkt werden, dass Photovoltaikanlagen auch ohne Subventionen wieder rentabel werden.
Die siebenköpfige Jury aus Wissenschaft und Wirtschaft hatte in diesem Jahr aufgrund der sehr unterschiedlichen Bewerbungen von hohem wissenschaftlichem Niveau drei Arbeiten für den Forschungspreis nominiert. Die anderen beiden Nominierungen waren die Arbeit von Ernst Brinkmeyer und Thomas Waterholter von der TU Hamburg-Harburg mit „Optische Kommunikationstechnik zum Thema Faseroptisches OLCR-Lidar mit synthetischer Laserquelle zur Optimierung von Windkraftanlagen“ sowie die Arbeit „Licht vor der Hacke – Endoskopie zur Nutzung von Geoenergie“ von Thomas Reinsch, Guido Blöcher und Harald Milsch, Helmholtz Zentrum Potsdam, Kort Bremer, Hannoversches Zentrum für optische Technologien, Elfed Lewis und Gabriel Leen, University of Limerick und Steffen Lochmann, Hochschule Wismar. Am Ende setzte sich die Arbeit aus Hameln aufgrund ihres hohen Innovationscharakters und der großen wirtschaftlichen Bedeutung durch.
Der Preisträger Rolf Brendel ist wissenschaftlicher und geschäftsführender Leiter des niedersächsischen Instituts für Solarenergieforschung in Hameln/Emmerthal (ISFH). Das ISFH ist ein An-Institut der Leibniz Universität Hannover und hat derzeit 150 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, welche angewandte Forschung in den Bereichen Photovoltaik und Solarthermie in enger Kooperation mit der Industrie durchführen. Außerdem leitet er die Abteilung Solarenergie im Institut für Festkörperphysik der Leibniz Universität.
Jan Hendrik Petermann forscht seit 2010 unter der Leitung von Herrn Rolf Brendel am Institut für Solarenergieforschung Hameln. In der Gruppe Dünnschichtsolarzellen von Frau Kajari-Schröder arbeitet er an hocheffizienten dünnen Siliziumsolarzellen und deren Verschaltung in neuartigen Modulkonzepten.
PERC-Solarzellen mit Siebdruckkontakten, die gerade neu auf den Markt kommen, haben Wirkungsgrade von 19 Prozent und verwenden Scheibendicken von 180 Mikrometern. Die Wafer werden von einem großvolumigen Kristall durch kostenintensives Sägen getrennt. Dabei gehen 140 Mikrometer Silizium verloren. Heutige Siliziumwafer verbrauchen also 320 Mikrometer Silizium und tragen mit etwa 30 bis 40 Prozent zu den Kosten der PV-Module bei.
Dünnschichtsolarzellen, die mit dem prämierten Verfahren erzeugt werden können, haben nur eine Dicke von 43 Mikrometern und werden ohne das Sägen und somit ohne Sägeverluste hergestellt. Dadurch benötigen sie zirka achtzig Prozent weniger kristallines Silizium als konventionelle Wafersolarzellen. Durch den Wegfall eines Kristallisationsschritts kann außerdem Energie eingespart werden. Die Dünnschichtsolarzellen erreichen einen Wirkungsgrad von 19,1 Prozent. Dies war zum Zeitpunkt der Veröffentlichung im Jahr 2012 der weltweit höchste Wirkungsgrad, der mit sägefrei hergestellten Solarzellen demonstriert wurde. Die entwickelte Technik kann die Kosten für den Siliziumwafer nahezu dritteln.
PhotonicNet / DE
