Eine neue Brutstätte für die Solartechnik der Zukunft

Bernward Janzing

Von Bernward Janzing

Mi, 28. April 2021

Wirtschaft

Das Freiburger Fraunhofer-Institut ISE weiht das Zentrum für höchsteffiziente Solarzellen ein / 34 Millionen Euro wurden investiert.

. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) hat am Dienstag in Freiburg sein neues Zentrum für höchsteffiziente Solarzellen (ZhS) eingeweiht. Der 34 Millionen Euro teure Neubau mit 1000 Quadratmetern Labor- und Reinraumfläche wurde zu gleichen Teilen vom Bundesforschungsministerium sowie dem Land Baden-Württemberg finanziert. 70 Forscher und Techniker werden in dem Gebäude an der Berliner Allee künftig neue Generationen von Solarzellen entwickeln, deren Stromausbeute die Werte heutiger Zellen weit übertreffen werden.

Die klassischen Siliziumzellen sind aus physikalischen Gründen auf eine Effizienz von 29,4 Prozent begrenzt, wie Institutsleiter Andreas Bett während der virtuellen Eröffnung des ZhS erläuterte. In der industriellen Praxis werde man sich diesem Limit in den nächsten Jahren bis auf Werte zwischen 25,5 und 26 Prozent annähern. Der Trend sei gut abschätzbar, denn schon in der Vergangenheit seien die Fortschritte stetig gewesen; um etwa 0,6 Prozentpunkte habe man durch Forschung und Entwicklung die Ausbeute der industriell gefertigten Zellen jährlich steigern können.

Je näher man nun der genannten Grenze kommt, umso mehr richtet sich der Blick der Forschung auf neue Zellgenerationen. Denn mit anderen Konzepten kann man auch das 29-Prozent-Limit überwinden. Dieses nämlich resultiert daraus, dass eine einfache Solarzelle nur das Licht einer bestimmten Wellenlänge – also einen selektiven Farbanteil – optimal nutzen kann. Baut man Mehrfachsolarzellen, bei denen jede Schicht einen anderen Teil des Sonnenlichts verwertet, kann man noch weitaus höher kommen.

Eine besondere Rolle spielen dabei die sogenannten III/V-Halbleiter, das sind Verbindungen aus der 3. und 5. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente (etwa Gallium, Indium, Arsen und Phosphor). Sie werden als weitere Schichten auf das Silizium aufgebracht. Erst vor wenigen Tagen konnte das ISE mit einer solchen Dreifachsolarzelle einen Weltrekord von 35,9 Prozent verkünden. Mit Vierfachzellen kommen die Freiburger Forscher zusammen mit internationalen Partnern sogar auf 46 Prozent.

Das Fraunhofer ISE, das im Juli seinen 40. Geburtstag feiert, ist mit 1250 Mitarbeitern das größte Solarforschungsinstitut Europas. Damit sei Freiburg ein wichtiger Treiber der "weltweiten Solarrevolution", sagte zur Einweihung Ministerpräsident Winfried Kretschmann. Revolutionär sei der Solarstrom, weil er inzwischen der kostengünstigste Strom überhaupt sei. Zudem nutze er eine vorhandene Infrastruktur – nämlich die Dächer. Diese Potenziale gelte es noch mehr zu nutzen: "In Baden-Württemberg haben wir uns für die Klimapolitik viel vorgenommen."

Wie sehr im Land die Fraunhofer-Forschung und die Industrie zusammenarbeiten, zeigte schließlich auch Jürgen Heizmann, Geschäftsführer der Firma Azur Space Solar Power in Heilbronn. Das Unternehmen fertigte 1964 die erste deutsche Solarzelle, damals noch unter dem Namen Telefunken; Interesse daran hatte nur die Raumfahrt. 1969 lieferte die Firma – nun unter dem Namen AEG-Telefunken – die Zellen für den ersten in Deutschland entwickelten Satelliten Azur. Heute, sagt Heizmann, sei die Nachfolgefirma Azur Space Solar Power weltweit führend bei den besagten III/V-Hocheffizienzzellen – und froh, das ISE mit dem neuen Forschungslabor in der Nähe zu wissen.