Sonnenenergie – neue Innovationen für Photovoltaik-Wachstum

Etwa die Hälfte des weltweit benötigten Stroms muss auf lange Sicht von der Sonne erzeugt werden. Im konkreten bedeutet dies, dass bis 2050 etwa 20 bis 80 Terawatt, bis 2100 sogar 80 bis 170 Terawatt an Solar-Leistung installiert sein müssten. So ein Artikel von Dr. Janine van Ackeren im* Frauenhofer-Magazin in der Ausgabe 4/21.

Eine Studie dest Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung PIK und des Frauenhofer ISE beschäftigt sich mit dem damit einhergehenden hohen Ressourcenbedarf. Ein solch rasantes Wachstum sei zwar möglich, jedoch bräuchte es dazu effizientere Herstellungstechnologien und Recyclingstrukturen. Auf lange Sicht könnte der Verbrauch von Energie, die für die Produktion der Anlagen selbst benötigt wird, erheblich reduziert werden. Er könnte etwa vier Prozent von dem Strom betragen, welcher durch die Solarzellen geliefert wird. Demnach würde er sich in der gleichen Größenordnung befinden, wie der Eigenenergieverbrauch von fossilen Energieträgern.

Das Frauenhofer ISE zeigte in einer weiteren Studie: Gegenüber dem Import von Solarzellen aus China könnte 40 Prozent weniger CO₂ ausgestoßen werden, wenn die PV-Module innerhalb der EU produziert wurden. Jedoch wurden im Jahre 2019 etwa 76 Prozent der Solarzellen sowie 71 Prozent aller Solarmodule aus China importiert. Die Studie entstand auf der Grundlage eines Tools zur Kostenkalkulation, welches vom Frauenhofer ISE entwickelt wurde. Diese bildet jeden separaten Herstellerschritt ab.

Auch die unterschiedlichen Solarzellen-Typen weisen verschiedene CO₂-Bilanzen auf. Besonders geringe Emissionen im Vergleich zu anderen Solar-Typen entstehen bei der Produktion rahmenloser Glas-Glas-Module. Diese haben auch eine etwas längere Lebenszeit.

Das Frauenhofer ISE ist nicht nur in der Theorie tätig, sondern beschäftigt sich auch mit der Entwicklung der benötigten Technologien. Eine Innovation sind gedruckte Solarzellen aus sogenannten Peroskiten. Das sind Doppelsalze, welche sich aus einem metallischen und einem organischen Salz zusammensetzen. Bei Raumtemperatur können sie aus einer Lösung herauskristallisiert werden. Dabei entstehen lediglich beim Herstellungsprozess des Glassubstrates CO₂-Emissionen. Auch die Kosten der Perowski-Solarzellen sind gering: im Vergleich zu herkömmlichen Solarzellen sind sie etwa 50 Prozent günstiger. Zudem ist der Wirkungsgrad deutlich höher als bei den derzeit etablierten Technologien.

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