Die neueste Forschung zu Photovoltaikmodulen

Derzeit arbeiten Forscher an drei Hauptbereichen der Photovoltaikforschung: kristallines Silizium, Perowskite und flexible Solarzellen. Die drei Bereiche ergänzen sich gegenseitig und haben das Potenzial, die Photovoltaik-Technologie noch effizienter zu machen.

Kristallines Silizium ist das am häufigsten verwendete Halbleitermaterial in Solarmodulen. Sein Wirkungsgrad liegt jedoch weit unter der theoretischen Grenze. Daher konzentrieren sich Forscher auf die Entwicklung fortschrittlicher kristalliner Photovoltaik. Das National Renewable Energy Laboratory (NREE) konzentriert sich derzeit auf die Entwicklung von III-V-Mehrfachverbindungsmaterialien, die Wirkungsgrade von bis zu 30 % erreichen sollen.

Perowskite sind ein relativ neuer Solarzellentyp, der sich kürzlich als effektiv und effizient erwiesen hat. Diese Materialien werden auch als „photosynthetische Komplexe“ bezeichnet. Sie werden eingesetzt, um die Effizienz von Solarzellen zu steigern. Ihre Markteinführung wird in den nächsten Jahren erwartet. Im Vergleich zu Silizium sind Perowskite relativ kostengünstig und bieten ein breites Anwendungsspektrum.

Perowskite lassen sich mit Siliziummaterialien kombinieren, um eine effektive und langlebige Solarzelle zu schaffen. Perowskit-Kristall-Solarzellen können einen um 20 Prozent höheren Wirkungsgrad als Silizium erreichen. Perowskit- und Si-PV-Materialien erreichten ebenfalls Rekordwirkungsgrade von bis zu 28 Prozent. Forscher haben zudem eine bifaziale Technologie entwickelt, die es den Solarzellen ermöglicht, Energie von beiden Seiten des Panels zu gewinnen. Dies ist besonders für kommerzielle Anwendungen von Vorteil, da es Installationskosten spart.

Neben Perowskiten erforschen Forscher auch Materialien, die als Ladungsträger oder Lichtabsorber fungieren können. Diese Materialien können ebenfalls dazu beitragen, Solarzellen wirtschaftlicher zu machen. Zudem können sie dazu beitragen, Module zu entwickeln, die weniger anfällig für Beschädigungen sind.

Forscher arbeiten derzeit an der Entwicklung einer hocheffizienten Tandem-Perowskit-Solarzelle. Diese soll in den nächsten Jahren marktreif sein. Die Forscher arbeiten mit dem US-Energieministerium und der National Science Foundation zusammen.

Darüber hinaus arbeiten Forscher an neuen Methoden, um Sonnenenergie im Dunkeln zu nutzen. Dazu gehört beispielsweise die Solardestillation, bei der die Wärme der Solarmodule zur Wasserreinigung genutzt wird. Diese Techniken werden derzeit an der Stanford University getestet.

Forscher untersuchen auch den Einsatz thermoradiativer PV-Anlagen. Diese nutzen die Wärme der Module, um nachts Strom zu erzeugen. Diese Technologie ist besonders in kalten Klimazonen nützlich, wo die Effizienz der Module begrenzt ist. Auf einem dunklen Dach kann die Temperatur der Zellen auf über 25 °C ansteigen. Die Zellen können zudem mit Wasser gekühlt werden, was ihre Effizienz erhöht.

Diese Forscher haben kürzlich auch die Verwendung flexibler Solarzellen entdeckt. Diese Module sind wasserfest und extrem leicht. Sie halten auch dem Überfahren durch ein Auto stand. Ihre Forschung wird vom Solar Frontiers Program der Eni-MIT Alliance unterstützt. Sie konnten außerdem eine neue Methode zum Testen von PV-Zellen entwickeln.

Die neueste Forschung zu Photovoltaikmodulen konzentriert sich auf die Entwicklung effizienterer, kostengünstigerer und langlebigerer Technologien. Diese Forschungsanstrengungen werden von verschiedenen Gruppen in den USA und weltweit durchgeführt. Zu den vielversprechendsten Technologien zählen Dünnschicht-Solarzellen der zweiten Generation und flexible Solarzellen.