Drei Forschungseinrichtungen haben Kompetenzcluster „Perowskit-Kompetenzcluster Baden-Württemberg“ eingerichtet. Ziel des Clusters ist es, die Perowskit-Solarzellen-Technologie schneller zur Marktreife zu bringen und gleichzeitig neue Photovoltaik-Produktionsprozesse zu erschließen. In dem Verbundprojekt wollen das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW), das Lichttechnische Institut (LTI) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und das Institut für Photovoltaik (ipv) der Universität Stuttgart zusammenarbeiten.

Das neue Solar-Cluster erhält Starthilfe von Bund und Land: Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) unterstützt das Vorhaben mit einer Millionen Euro und das Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus des Landes Baden-Württemberg mit weiteren 418.000 Euro. Das Forschungsvorhaben ist zunächst auf zwei Jahre angelegt. Im Fokus stehen die Skalierung und Weiterentwicklung von Herstellungsprozessen für Perowskit-Solarzellen, der Aufbau einer Pilotlinie sowie der Technologietransfer in die Industrie.

Die Photovoltaik ist nach Ansicht der Forscher:innen eine der zentralen Technologien für eine resiliente und nachhaltige Energieversorgung in Deutschland und der Europäischen Union (EU). Diese Erzeugungskapazitäten sollen den stark anwachsenden Bedarf an elektrischer Energie für die Verbreitung von Elektromobilität, die Dekarbonisierung von Industrieprozessen, die Wärmeversorgung sowie die Produktion von grünem Wasserstoff abdecken. All dies kann nur erreicht werden, wenn die Leistungsfähigkeit konventioneller PV-Technologien steigt, neue Anwendungsbereiche erschlossen werden und die Kosten sinken.

Dünnschichttechnik bietet Vorteile

Die Perowskit-Technologie ermöglicht Photovoltaik in Dünnschichttechnik. Sie kommt ohne Siliziumwafer aus und stellt so nach Ansicht der Forscher:innen im Perowskit-Kompetenzcluster Baden-Württemberg mittelfristig eine resiliente Technologie im Sinne der Lieferketten und globalen Abhängigkeiten dar. Langfristig ebnen diese Dünnschichttechniken den Weg für die industrielle Produktion hocheffizienter Solarzellen, auch in Tandemkombination gestapelter Subzellen. Zudem kann man Produktionen für Solarzellen in Dünnschichttechnik kleinskaliger aufbauen. Hierdurch ergeben sich weitere Freiheitsgrade bezüglich der Finanzierung und der Standortwahl für Produktionen.

„Perowskit-Perowskit-Tandemsolarzellen bieten das Potenzial, die Effizienzgrenzen heutiger Photovoltaik deutlich zu überschreiten – und das bei gleichzeitig verbesserter Ökobilanz“, sagt Ulrich Paetzold, Professor am KIT. „Die Technologie erlaubt Wirkungsgradsprünge für etablierte Photovoltaik-Anlagen in Freiflächen und auf Hausdächern. Zudem verspricht die Technologie neue innovative Anwendungen an Gebäudefassaden, auf Fahrzeugen und auf parallel landwirtschaftlich genutzten Flächen.“ Denn Perowskit-Perowskit-Tandemsolarmodule könne man auf starren und flexiblen Substraten herstellen.

Perowskit-Kompetenzcluster stellt Transfer in die Industrie in den Mittelpunkt

Das Perowskit-Kompetenzcluster Baden-Württemberg soll einen industrienahen Ansatz verfolgen. So soll der Aufbau eines Produktions-Technikums die Grundlage für eine spätere Serienfertigung schaffen. Ziel ist es, gemeinsam mit baden-württembergischen Maschinenbauern, Sensor- und Substratherstellern sowie Materiallieferanten entlang der gesamten Wertschöpfungskette industrielle Verfahren zu entwickeln.

„Die Skalierung der Perowskit-Technologie von der Forschung in die Produktion ist der Schlüssel, um innovative Solarzellen ‚Made in Germany‘ auf den Markt zu bringen“, sagt Michael Powalla, Vorstandsmitglied und Leiter des Geschäftsbereichs Photovoltaik am ZSW. Mit den ergänzenden Kompetenzen und Ressourcen im Cluster wollen die Wissenschaftler:innen aufeinander abgestimmte Prozess- und Technologieketten erforschen. Die Forschungspartner ZSW, KIT und ipv sehen sich in der Lage, neue Materialien, Herstellungsverfahren, Verkapselungskonzepte, Methoden zur Charakterisierung, sowie Bauelementarchitektur für Perowskit-Solarmodule auf Glas und künftig auch auf flexiblen Folien zu entwickeln und das auf Flächen von bis zu 30 x 30 cm².

Quelle: ZSW | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH