Analyse hocheffizienter Solarzellen. Das Rekord-Modul besteht aus 120 halben PERC-Hochleistungssolarzellen. © Solarstromforschung / SINGULUS TECHNOLOGIES AG

Neue Bestmarken: Aus Sonne wird Strom – mehr Strom!

Aus der gleichen Menge Sonnenlicht immer mehr Strom gewinnen, ohne dass die Fertigungskosten steigen: Das ist eines der wichtigsten Ziele der Forschung und Entwicklung im Bereich Photovoltaik. Zwei BMWi-geförderte Projekte sind diesem Ziel nun wieder ein Stück näher gekommen.

Das Problem: Selbst wenn Wissenschaftler sehr effiziente Solarzellen entwickeln, verlieren diese zusammengeschaltet als Photovoltaikmodul oft an Effizienz, sprich Leistung pro Fläche. Die 20,2 Prozent des Sonnenlichts, die ein neues hocheffizientes Modul des Instituts für Solarenergieforschung Hameln (ISFH) in Strom umwandelt, bedeuten deshalb einen neuen Weltrekord beim Wirkungsgrad für großflächige Photovolatik-Module aus kristallinen Silizium-PERC-Solarzellen.

Wie ist dieser Rekord gelungen? Zunächst analysierten die Forscher die typischen Leistungsverluste, die innerhalb der einzelnen Solarzellen sowie beim Verschalten zum Modul auftreten. Erst die Ursachen finden, um sie dann verhindern zu können: Die verwendeten Produktionsprozesse und Materialien sowie deren Zusammenspiel wurden dafür genau untersucht. Zum Beispiel ein Effekt, der sich "lichtinduzierte Degradation" nennt: Trifft Sonnenlicht auf die Solarzelle, wird ein Materialdefekt aktiviert, was dazu führt, dass weniger Strom entnommen werden kann. Derartige Effekte konnten die Wissenschaftler vermindern. Genau das war auch das Ziel des mit rund 2,2 Millionen Euro durch das Bundeswirtschaftsministerium geförderten Projekts "PERC-2-Module": hohe Qualität und zudem eine lange Lebensdauer zu erreichen.

Der neue Wert von 20,2 Prozent löst den bisherigen Modul-Wirkungsgradrekord von 19,5 Prozent ab. Beide Werte gelten für Module, die – im Gegensatz zu einer reinen Laborumgebung – im industriellen Produktionsprozess hergestellt wurden, so dass die Ergebnisse schnell in die Fertigung übertragen werden können.

Weiterer deutscher Weltrekord auf Ebene der Solarzellen

Ein weiterer Effizienz-Weltrekord wurde zudem auf der Ebene einzelner Solarzellen erreicht. Mit 22,04 Prozent Stromausbeute für eine weiterentwickelte PERC-Solarzelle hat die Solarworld AG ihren eigenen Rekord von 21,7 Prozent von Mitte 2015 übertroffen – Ziel ist, die Marke von 22,5 Prozent bis Ende 2017 zu knacken. Auch der neue Rekord ist im Rahmen des Forschungsprojekts HELENE entstanden, das vom Bundeswirtschaftsministerium innerhalb der Förderinitiative "F&E für Photovoltaik" mit rund 9,9 Millionen Euro gefördert wird.

Erfolge wie die beiden Weltrekorde zeigen: Die Förderung stärkt die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Photovoltaik-Forschung und -Industrie. Ein Plus für die Energiewende: Denn dafür braucht es neue Technologien und Innovationen, die durch Forschung und Entwicklung nachweislich vorangetrieben werden.