Im Forschungsverbund SolarWinS erforschen 11 Unternehmen und 13 Institute die Erhöhung des Wirkungsgrades von Solarzellen. (Foto: © Sturm / Pixelio)

Über 40% aller heute eingesetzten Solarzellen bestehen aus dem relativ preiswerten multikristallinen Silizium. Der Nachteil dieser Technik ist, dass die Zellen nur einen Wirkungsgrad von etwa 17% aufweisen. Mit anderen Worten: Nur etwa 17% des einfallenden Sonnenlichts wird in elektrische Energie umgewandelt. Einen etwas höheren Wirkungsgrad von 19% liefern Solarzellen aus monokristallinem Silizium. Diese machen ebenfalls einen Anteil von etwa 40% der aktuellen Solar- zellen aus, sind jedoch deutlich teurer. Um zu erforschen, wie sich der Wirkungsgrad von Solarzellen deutlich erhöhen lässt, haben sich nun 11 Unternehmen und 13 Forschungsinstitute zum Verbundprojekt “Solar- Forschungscluster zur Ermittlung des maximalen Wirkungsgradniveaus von multikristallinem Silizium” (SolarWinS) zusammengeschlossen. Das Projekt läuft drei Jahre und wird von dem Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) mit 5,5 Millionen Euro gefördert.

Die Forscher konzentrieren sich in ihrer Arbeit auf Solarzellen aus multikristallinem Silizium, denn es ist bekannt, dass sich während der Produktion des Materials häufig Defekte einschleichen. Diese führen dazu, dass Verunreinigungen entstehen, die sich im Material anlagern und so den Wirkungsgrad und damit auch den Stromertrag verringern. Ein Ziel der Forscher ist es, diese Verunreinigungen kontrolliert und systematisch zu minimieren. Im Anschluss soll dann detailliert analysiert werden, wie sich diese Verbesserungen auf die Materialeigenschaften und den Wirkungsgrad der Solarzellen auswirken.

Sollte sich herausstellen, dass das weniger verunreinigte multikristalline Silizium vergleichbare Eigenschaften hat wie monokristallines Silizium, können Solarzellen produziert werden, die den gleichen Wirkungsgrad haben. Zwar klingt eine Steigerung des Wirkungsgrads von 2% nach nicht viel, aber sowohl wissenschaftlich als auch wirtschaftlich wäre eine solche Verbesserung höchst relevant, erklärt Prof. Giso Hahn, der die Abteilung Photovoltaik an der Universität Konstanz leitet. Er rechnet vor, dass schon eine Wirkungsgradsteigerung von nur 1% für eine Firma, die jährlich 100 Millionen Solarzellen produziert, einen zusätzlichen Gewinn von über 20 Millionen Euro bedeutet.

Auch Dr. Kai Petter, Projektleiter des Verbundpartners Q-Cells SE, betont die Bedeutung der Erkenntnisse, die sich die Forscher von dem Projekt erhoffen. Die Entscheidung für mono- oder multikristallines Silizium “ist von bedeutender Wichtigkeit für Investitionen und damit die langfristige Ausrichtung und Wettbewerbsfähigkeit der beteiligten Unternehmen”, so Petter in einer Mitteilung. (mh)