Deutscher Umweltpreis für konzentriertes Sonnenlicht

  • 27. September 2012

Auszeichnung für Andreas Bett vom Fraunhofer ISE und Hansjörg Lerchenmüller von der Firma Soitec für die Entwicklung und industrielle Umsetzung von Konzentrator-Photovoltaik-Systemen.

Um das Potenzial der Sonnenenergie besser auszuschöpfen, muss die Photovoltaik-Technik aber noch effizienter und kostengünstiger werden. Hier setzen die Arbeiten von Andreas Bett vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg und Hansjörg Lerchenmüller von dem Unternehmen Soitec an: Sie haben Konzentrator-Photovoltaik-Systeme auf der Basis von Mehrfachsolarzellen entwickelt und industriell umgesetzt. Damit lässt sich etwa doppelt so viel Energie aus Sonnenlicht in Strom umwandeln wie dies auf Basis von Silizium möglich ist.

Dr. Andreas Bett vom Fraunhofer ISE und Hansjörg Lerchenmüller von der Firma Soitec

Abb.: Dr. Andreas Bett vom Fraunhofer ISE und Hansjörg Lerchenmüller von der Firma Soitec (Bild: Fh-ISE)

Doch wie gelingt es, mit Mehrfachsolarzellen die Stromausbeute zu verdoppeln? Herkömmliche Solarzellen aus Silizium können nicht das gesamte Spektrum des Sonnenlichts in Strom umwandeln. Die Preisträger verwenden daher mehrere unterschiedliche Halbleitermaterialien. Sie stapeln Lagen aus Galliumindiumphosphid, Galliumindiumarsenid und Germanium übereinander und können so die Sonnenenergie nahezu komplett einfangen. Vor drei Jahren erzielte das Forscherteam um Andreas Bett damit im Labor einen Wirkungsgrad von 41,1 Prozent – damals Weltrekord.

Die Herstellung von Dreifachsolarzellen ist aufwändig und teuer. Um Mehrfachsolarzellen dennoch preiswert zu fertigen, greifen die Forscher zu einem Trick. Sie setzen vor jede Zelle eine Linse, die das Sonnenlicht 500-fach bündelt. Nun genügen winzige Halbleiter von nur drei Millimeter Durchmesser, um den fokussierten Lichtstrahl aufzufangen. »Der Einsatz dieser kostengünstigen fokussierenden Optik ermöglicht einen sparsamen Einsatz der vergleichsweise teuren Halbleitermaterialien. Je nach Konzentrationsfaktor benötigt man nur ein Fünfhundertstel bis Tausendstel des Halbleitermaterials – und erhöht dennoch die Effizienz der Solarzelle«, erläutert Dr. Andreas Bett, Bereichsleiter »Materialien – Solarzellen und Technologie« und stellvertretender Institutsleiter am Fraunhofer ISE.

Bett ist es gemeinsam mit seinen Kolleginnen und Kollegen am Fraunhofer ISE gelungen, die Effizienz von Mehrfachsolarzellen zu verbessern und den Aufbau der Konzen-trator-Photovoltaik-Module zu optimieren. Zur industriellen Umsetzung wurde die Firma Concentrix im Jahr 2005 in Freiburg gegründet. Vier Jahre später hat das Unternehmen Soitec den spin off übernommen. Hansjörg Lerchenmüller, ehemaliger Mitstreiter am Fraunhofer ISE, treibt seit der Ausgründung die Kommerzialisierung und Internationalisierung voran. Soitec hat das Konzept der Konzentrator-Photovoltaik-Module erfolgreich in die Serienfertigung transferiert und ist heute einer der Weltmarktführer. Die industriell hergestellten Module haben einen Wirkungsgrad von 30 Prozent. Einen Wert, den Lerchenmüller und Bett in den kommenden Jahren noch steigern wollen.

Für ihr Konzept erhalten die beiden Photovoltaik-Experten den Deutschen Umweltpreis 2012 am 28. Oktober aus der Hand von Bundespräsident Joachim Gauck. Die mit 500.000 Euro dotierte Auszeichnung ist einer der bedeutendsten Umweltpreise in Europa. In diesem Jahr geht der Preis an zwei Projekte. Neben den Konzentrator-Photovoltaik-Experten wird auch Günther Cramer, Mitbegründer und Aufsichtsratschef der SMA Solar Technology AG in Kassel, für seine weltweit marktführende Photovoltaikwechselrichter-Entwicklung geehrt.

FhG / OD

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