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Donnerstag, 21. September 2017, Ausgabe Nr. 38

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Photovoltaik

Deutsche Solarforschung nach wie vor führend

Von Ariane Rüdiger | 3. Juni 2016 | Ausgabe 22

Der durch die Einschnitte bei der Solarförderung in den letzten Jahren verursachte Aderlass hat die deutsche Solarforschung zwar eingeschränkt, aber nicht in ihren Grundfesten erschüttert. Unterschiedliche Auffassungen gibt es allerdings über die zukünftigen Förderschwerpunkte.

w - Solarforschung BU
Foto: Fraunhofer ISE

Rück- und Vorderseite (Rückseite links, Vorderseite rechts) einer Industriesolarzelle. Die Rückseite weist eine aufgelaserte Elektrode aus konventioneller Aluminiumfolie auf. Neue Solarzellentechnologien ersetzen die Aluminiumschicht durch verlustärmere Strukturen.

„Die Zeit der Überkapazität ist vorbei“, sagt Eicke Weber, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg. 2015 seien weltweit Photovoltaikanlagen mit einer Nennleistung von 50 GW neu installiert worden. „2016 sollen es schon 60 GW sein. Das entspricht ungefähr der aktuellen Produktionskapazität“, betont Weber, der sich dabei auf Experten wie die Marktforscher von Bloomberg beruft.

Kristalline Solartechnologien der nächsten Generation

Sie rechnen bis 2020 global mit 110 GW bis 120 GW an jährlichem Zubau. Für 2050 setzen sie ungefähr 5000 GW an – weltweit würden dann 10 % bis 30 % des Strombedarfs über die Solartechnologie gedeckt werden können. Und das zu Preisen von 2 Cent/kWh. „Dafür reichen die heutigen Produktionskapazitäten bei Weitem nicht aus – wir steigen also in die zweite Phase des Marktes ein“, sieht Weber neue Chancen für die Branche.

Foto: Fraunhofer ISE

„Wir brauchen hiesige Produktionsanlagen für Solarzellen, um unsere technologische Führerschaft auf Dauer aufrechtzuerhalten.“ Prof. Eicke Weber, Institutsleiter Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE), Freiburg.

Auf die Folgen dieser frohen Nachricht bereite man sich bereits weltweit vor, so der ISE-Chef – so unter anderem in der Global Alliance of Solar Energy Research Institutes, dem außer dem ISE noch eine US-amerikanische und eine japanische Forschungseinrichtung angehören. Die deutsche Forschung sei nach wie vor weltweit führend, betonte Weber. Sie wird neben dem Freiburger ISE auch am Institut für Solarenergieforschung in Hameln, von der Arbeitsgruppe Solartechnik der Universität Konstanz und an den Helmholtz-Instituten in Berlin und Jülich weiter vorangetrieben.

Die Politik habe dankenswerterweise auch in der Krise die Forschung weiter ausreichend unterstützt, lobt der Solarforscher. Allerdings fehle derzeit die Einsicht in die Notwendigkeit, den deutschen Solarmarkt zumindest in dem gesetzlich vorgesehenen Zubaukorridor von jährlich 2 GW bis 2,5 GW zu halten.

„Bei einem augenblicklichen deutschen Solarabsatz von jährlich nur noch 1,5 GW investiert niemand in hiesige Produktionsanlagen. Die brauchen wir aber, um unsere technologische Führerschaft auf Dauer aufrechtzuerhalten“, sagt Weber. Zu diesem traurigen Ergebnis habe beigetragen, dass heute nicht nur Subventionen für Solarstrom weitgehend abgebaut würden, sondern selbst erzeugter und verbrauchter Solarstrom sogar mit einer Abgabe belastet werde. Die neuen Technologien (s. Kasten) seien nun so umfassend automatisierbar, dass zumindest das Argument „Arbeitskosten“ aus Webers Sicht kaum noch eine Rolle spielen dürfte.

Überzeugt ist der ISE-Chef davon, dass die Zeit der kristallinen Solarzellen noch nicht vorbei ist. „90 % des Marktes entfallen heute und in absehbarer Zeit auf kristalline Siliziumsolarzellen, der Rest auf Dünnschicht“, sagt er.

Konventionelle kristalline Technologie (AL-BSF, Aluminium – Back Surface Field), rund 90 % der verkauften kristallinen Kapazität, böte inzwischen keine überwältigenden wissenschaftlichen Herausforderungen mehr. Hier hätten andere Länder auch hinsichtlich der Produktionstechnologien aufgeholt, etwa China.

Für das Spektrum der neuen kristallinen Technologien, die die Effizienz erheblich steigern und den Aufwand verringern könnten, sei Deutschland hinsichtlich der Produktionstechnik und auch der Forschung weiterhin sehr aktiv und führend, so Weber. Organische Solarzellen, Hybridzellen aus einem organisch/anorganischen Stoffgemisch (zum Beispiel Perowskite) oder nanotechnologische Konstrukte könnten zwar irgendwann Marktanteile gewinnen, seien aber von der Produktionsreife noch weit entfernt.

Und die künstliche Fotosynthese mit dem Ziel, solare Brennstoffe zu erzeugen, sei in Hinblick auf Großsysteme sogar gänzlich unsinnig. „Dabei müssten die Verbindungen zwischen den Modulen als Röhren ausgeführt werden, die Flüssigkeiten transportieren. Das ist per se wartungsintensiv und gerade für größere Anlagen unpraktikabel“, sagt der Wissenschaftler.

Da sind andere Forscher ganz anderer Meinung. Das zeigt der seit 2012 für fünf Jahren laufende Forschungsverbund „Solar Technologies go Hybrid“, den die bayerische Landesregierung mit 50 Mio. € fördert. Er ist auf die Erforschung neuer Verfahren und Materialien für die Solartechnik, zum Beispiel nanotechnischer Verfahren, hybrider Solarzellen und solar erzeugter Treibstoffe, ausgerichtet.

Dass die Forschungsförderung von Chemikern und Physikern an fünf verschiedenen bayerischen Universitäten fortgesetzt wird, darauf hofft Peter Müller-Buschbaum dringend. „Die kristallinen Zellen sind nahe am Wirkungsmaximum und brauchen kaum noch Grundlagenforschung, sie sind heute relativ gut verstanden“, sagt der Inhaber des Lehrstuhls für funktionelle Materialien an der TU München. Hier gehe es inzwischen um Systemtechnik, Integration und Modulkonzepte, also eher um praktische als um wissenschaftliche Themen.

Kristalline Technologie sei zudem nicht überall anwendbar, sie eigne sich zum Beispiel nicht so gut, um mobile Geräte aufzuladen, betont Müller-Buschbaum. Außerdem funktioniere sie nur bei direkter Sonneneinstrahlung optimal. Man brauche also Alternativen. „Das ist unsere Chance, denn wir sind gut darin, Forschungsergebnisse in Produkte umzuwandeln“, stellt der Physiker die Stärke der deutschen Solarforschung heraus.

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