Die neuesten Forschungsergebnisse zu Photovoltaikmodulen

Aktuell konzentrieren sich Forscher auf drei Hauptbereiche der Photovoltaikforschung: kristallines Silizium, Perowskite und flexible Solarzellen. Diese drei Bereiche ergänzen sich und bergen das Potenzial, die Photovoltaiktechnologie noch effizienter zu machen.

Kristallines Silizium ist das am häufigsten verwendete Halbleitermaterial in Solarzellen. Sein Wirkungsgrad liegt jedoch weit unter dem theoretischen Grenzwert. Daher konzentrieren sich Forscher nun auf die Entwicklung fortschrittlicher kristalliner Photovoltaikzellen. Das Nationale Labor für Erneuerbare Energien (National Renewable Energy Laboratory) arbeitet derzeit an der Entwicklung von III-V-Mehrfachsolarzellen, die Wirkungsgrade von bis zu 30 % erreichen sollen.

Perowskite sind eine relativ neue Art von Solarzellen, die sich in jüngster Zeit als effektiv und effizient erwiesen haben. Diese Materialien werden auch als „photosynthetische Komplexe“ bezeichnet. Sie werden zur Steigerung des Wirkungsgrades von Solarzellen eingesetzt und dürften in den nächsten Jahren kommerziell verfügbar sein. Im Vergleich zu Silizium sind Perowskite relativ kostengünstig und bieten ein breites Anwendungsspektrum.

Perowskite lassen sich mit Siliziummaterialien kombinieren, um effiziente und langlebige Solarzellen herzustellen. Perowskit-Solarzellen können bis zu 20 Prozent effizienter sein als Silizium-Solarzellen. Perowskit- und Silizium-Photovoltaik-Materialien haben zudem Rekordwirkungsgrade von bis zu 28 Prozent erreicht. Darüber hinaus haben Forscher eine bifaziale Technologie entwickelt, die es den Solarzellen ermöglicht, Energie von beiden Seiten des Panels zu gewinnen. Dies ist besonders vorteilhaft für kommerzielle Anwendungen, da es die Installationskosten senkt.

Neben Perowskiten erforschen Wissenschaftler auch Materialien, die als Ladungsträger oder Lichtabsorber fungieren können. Diese Materialien können dazu beitragen, Solarzellen wirtschaftlicher zu machen und weniger anfällig für Beschädigungen zu sein.

Forscher arbeiten derzeit an der Entwicklung einer hocheffizienten Tandem-Perowskit-Solarzelle. Die Markteinführung dieser Zelle wird in den nächsten Jahren erwartet. Die Forscher kooperieren dabei mit dem US-Energieministerium und der National Science Foundation.

Darüber hinaus arbeiten Forscher an neuen Methoden zur Gewinnung von Solarenergie im Dunkeln. Zu diesen Methoden gehört die solare Destillation, bei der die Wärme der Solarpaneele zur Wasserreinigung genutzt wird. Diese Techniken werden an der Stanford University getestet.

Forscher untersuchen auch den Einsatz von thermoradiativen Photovoltaik-Anlagen. Diese Anlagen nutzen die Wärme der Paneele, um nachts Strom zu erzeugen. Diese Technologie kann besonders in kalten Klimazonen nützlich sein, wo die Effizienz von Solarmodulen begrenzt ist. Die Temperatur der Zellen kann auf einem dunklen Dach auf über 25 °C ansteigen. Die Zellen können auch mit Wasser gekühlt werden, was ihre Effizienz weiter steigert.

Diese Forscher haben kürzlich auch die Verwendung flexibler Solarzellen entdeckt. Diese Paneele sind wasserdicht und extrem leicht. Sie überstehen sogar das Überfahren durch ein Auto. Ihre Forschung wird vom Eni-MIT Alliance Solar Frontiers Program gefördert. Zudem haben sie eine neue Methode zum Testen von Photovoltaikzellen entwickelt.

Die aktuelle Forschung an Photovoltaikmodulen konzentriert sich auf die Entwicklung effizienterer, kostengünstigerer und langlebigerer Technologien. Diese Forschungsarbeiten werden von zahlreichen Gruppen in den USA und weltweit durchgeführt. Zu den vielversprechendsten Technologien zählen Dünnschichtsolarzellen der zweiten Generation und flexible Solarzellen.