Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Anti-Aging-Elixier für Solarzellen

02.07.2012
Photovoltaik-Module liefern Strom ohne Risiken und Nebenwirkungen für Umwelt und Klima. Doch der Sonnenstrom ist teuer. Die Module müssen daher möglichst lange halten. Amerikanische Fraunhofer-Forscher suchen jetzt nach Materialien, die Solarzellen vor zerstörerischen Umwelteinflüssen schützen.

Manchmal entscheiden wenige Cents über Erfolg oder Misserfolg einer Technologie. Solange beispielsweise Solarstrom teurer ist als Energie, die aus fossilen Rohstoffen gewonnen wird, ist sie auf dem freien Markt nicht konkurrenzfähig.


In diesem mechanischen Teststand prüft der Forscher die Qualität von silikonummantelten Solarmodulen. © Fraunhofer CSE

»Die Stromgewinnung aus Sonnenenergie ist immer noch auf Subventionen angewiesen – das ist in den USA nicht anders als in Deutschland«, erklärt Christian Hoepfner, Wissenschaftlicher Direktor des Fraunhofer Center for Sustainable Energy Systems CSE in Cambridge, USA – einer Tochter des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg. »Wenn wir wollen, dass sich regenerative Energien langfristig auf dem Weltmarkt durchsetzen, müssen wir dafür sorgen, dass sie billiger werden.«

Patentrezepte, wie sich dieses Ziel erreichen lässt, gibt es nicht: Der Wirkungsgrad lässt sich nicht unendlich steigern und die Produktion von Solarmodulen ist teuer. Wer hier etwas verändern will, muss Tüftelarbeit leisten: Ingenieur-Teams auf der ganzen Welt suchen nach neuen Techniken und Fertigungsmethoden, die Zellen und Module billiger, effektiver, widerstandsfähiger und zuverlässiger machen.

Silikone – stabil und belastbar
Zu den Erfolg versprechenden Materialien gehören Silikone. Diese sind höchst eigenartige Stoffe – Zwitter, die sowohl mit Kristallen als auch mit Kunststoffen verwandt sind, sich aber keiner Gruppe richtig zuordnen lassen. Die Photovoltaik-Industrie nutzt Silikone schon seit längerem zum Verkapseln von Modulen. Zum Laminieren wurden sie bisher jedoch kaum eingesetzt. Die Laminierung ist eine Schutzschicht, die die zerbrechlichen Siliziumwafer umgibt. Die meisten Hersteller schützen die Wafer bisher mit Äthylen-Vinyl-Acetat.

Um herauszufinden, ob sich das Äthylen-Vinyl-Acetat durch Silikon ersetzen lässt, ging ein Team von Wissenschaftlern ans Werk. Beteiligt waren neben Fraunhofer-Forschern Ingenieure der Dow Corning Cooperation – die Firma ist der weltgrößte Hersteller von Silikonen, die in der Medizintechnik, Kosmetik, Automobilindustrie, Papierverarbeitung und Elektronik zum Einsatz kommen. Die Experten übergossen Photovoltaik-Zellen mit flüssigem Silikon. »Wenn dieses aushärtet, versiegelt es die Zellen, die elektronischen Bauteile sind damit optimal geschützt«, so Project Manager Rafal Mickiewicz. Aus den mit Silikon laminierten Zellen bauten die Experten am CSE Prototypen und prüften diese Photovoltaik-Module nach allen Regeln der Ingenieurskunst: Die Module wurden in einer Klimakammer bei niedrigen Temperaturen und zyklischen mechanischen Belastungen geprüft. Anschließend testeten die Ingenieure mit einem Lichtblitz die Leistungsfähigkeit der Module und suchten mithilfe von Elektro-Lumineszenz-Imaging nach Mikrorissen. Der Vergleich der Ergebnisse mit denen konventioneller Solarmodule zeigte, dass silikonummantelte Photovoltaik-Module zyklische Belastungen, beispielsweise durch starken Wind und große Kälte, besser standhalten. »Dow Corning Corporation hat mit den Forschern der Gruppe Fraunhofer CSE Photovoltaik-Module zwei Jahre kooperiert. Die Zusammenarbeit hat unser Verständnis von den Materialanforderungen, die an Solarmodule gestellt werden, signifikant verbessert, vor allem was die Haltbarkeit und die Leistung betrifft«, resümiert Andy Goodwin, Global Science & Technology Manager, Dow Corning Solar Solutions.

Die Tests sind mittlerweile abgeschlossen und wurden bei der 26th European Photovoltaik Solar Energy Conference im Jahr 2011 veröffentlicht. »Die Untersuchungsergebnisse zeigen, dass Silikonlaminierung für bestimmte Anwendungen besonders geeignet ist, weil das Silikon die zerbrechlichen Bauteile im Inneren gut schützt und außerdem starken Temperaturschwankungen standhält. Mit der Technik können wir beispielsweise Module mit dünnen Silizium-Solarzellen robuster machen«, sagt Mickiewicz.

Dr. Christian Hoepfner | Fraunhofer Forschung Kompakt
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2012/juli/anti-aging-elixier-fuer-solarzellen.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Kunststoffstrang statt gefräster Facette: neue Methode zur Verbindung von Brillenglas und -fassung
28.04.2017 | Technische Hochschule Köln

nachricht Beton - gebaut für die Ewigkeit? Ressourceneinsparung mit Reyclingbeton
19.04.2017 | Hochschule Konstanz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie