Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE haben ein kombiniertes Photovoltaik-Elektrolyse-Modul entwickelt, das Wasserstoff effizient direkt aus Solarenergie produziert. Das teilte das Institut mit. Dafür werden Wasser-Moleküle mithilfe der hohen Photospannung von Mehrfachsolarzellen gespalten, die wiederum elektrisch und thermisch mit Elektrolysezellen verbunden sind.

»Für die von uns entwickelten Photovoltaik-Elektrolyse-Module verwenden wir konzentrierende Photovoltaik«, erklärt Dr. Juan Francisco Martínez Sánchez, Projektleiter der Neuentwicklung am Fraunhofer ISE. »Ein Fresnel-Linsenarray bündelt direktes Sonnenlicht auf hocheffiziente III-V Solarzellen, für diesen Anwendungsfall mit einer Leerlaufspannung von über 4 Volt.« III-V Solarzellen seien die effizientesten Solarzellen der Welt, seit vielen Jahren erprobt und langzeitstabil. Aktuell kommen sie vor allem im Weltall zum Einsatz. Sie können aber auch in konzentrierenden Solarmodulen auf der Erde Strom wirtschaftlich und effizient produzieren.

Umwandlungsrate von 31 Prozent

»Diese Solarzellen haben wir für die Wasserstoff-Produktion direkt mit der Kathode und der Anode von zwei in Reihe geschalteten PEM-Elektrolysezellen verbunden und so ein perfektes Match der beiden elektrischen Kennlinien erreicht«, ergänzt Dr. Tom Smolinka, Abteilungsleiter Membranelektrolyse am Fraunhofer ISE. Der Strom aus den Solarzellen werde so ohne Umwege und damit ohne Verluste direkt zur Wasserstoff-Erzeugung genutzt. In Feldtests habe der neue Demonstrator des Photovoltaik-Elektrolyse-Moduls mit einer Linsenfläche von 64 Quadratzentimetern zudem eine hohe Effizienz gezeigt. Es habe bis zu 31,3 Prozent der Sonnenenergie in chemische Energie umgewandelt, bezogen auf den Brennwert von Wasserstoff.

»Unser neuer Rekord zeigt, dass Wasserstoff sehr effizient direkt aus Sonnenlicht erzeugt werden kann «, sagt Dr. Frank Dimroth, Abteilungsleiter III‑V-Photovoltaik und Konzentratortechnologie am Fraunhofer ISE. »Noch steht die Entwicklung am Anfang und es ist schwer zu sagen ist, wie schnell wir wettbewerbsfähige Systeme erreichen können. Um das Konzept weiterentwickeln zu können, suchen wir nach Investoren für unsere geplante Ausgründung Clearsun Energy.

Quelle: Fraunhofer ISE | www.solarserver.de © Solarthemen Media GmbH