Leitprojekt »MaNiTU«

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Materialien für nachhaltige Tandemsolarzellen mit höchster Umwandlungseffizienz

Solarzellen mit höchsten Wirkungsgraden liefern Strom kostengünstig und verbrauchen dabei weniger Fläche und Materialien. Hohe Wirkungsgrade ermöglichen auch neue Produkte, wie z.B. energieautarke Gebäude oder Elektroautos, die sich über Solarzellen aufladen lassen. Der Wirkungsgrad von Siliziumsolarzellen lässt sich aber nicht mehr beliebig steigern. Die dafür verantwortlichen physikalischen Grenzen können mit Tandemsolarzellen überwunden werden. Mit ihnen sind Wirkungsgrade über 35 % möglich. Tandemsolarzellen stehen deshalb im Fokus der aktuellen Solarzellenforschung.  Gleichzeitig wird innerhalb der nächsten 5-10 Jahre weltweit der jährliche Photovoltaik-Zubau auf mehr als ein 1 TWp steigen. Diese Mengen erfordern auch die konsequente Vermeidung kritischer Materialien (z.B. Blei) bei der Herstellung von Solarmodulen. Im Fraunhofer-Leitprojekt »MaNiTU« entwickeln daher sechs Fraunhofer-Institute im Verbund nachhaltige, höchsteffiziente und kostengünstige Tandemsolarzellen auf Basis neuer Absorbermaterialien.

Um den Klimawandel erfolgreich zu bekämpfen, ist ein Umbau des heutigen Energiesystems und ein massiver Ausbau der Photovoltaik (PV) notwendig. Viele Studien zeigen, dass die Photovoltaik zur wichtigsten Energietechnologie weltweit aufsteigen wird. Für Europa und Deutschland ist es daher zentral, in diesem Technologiefeld aktiv zu sein und den gigantischen Markt mit neuen disruptiven Innovationen zu bedienen. Die aktuell dominierende Siliziumsolarzellentechnologie beruht erheblich auf Innovationen aus Europa, Japan und den USA. Entsprechend ist der europäische Anlagenbau und die Materialbereitstellung für die Siliziumtechnologie nach wie vor global bedeutsam. Andererseits werden Siliziumsolarzellen zuletzt hauptsächlich in Asien gefertigt. Allerdings wird die weitere technologische Entwicklung der Siliziumsolarzelle in den nächsten Jahren an ihre physikalische Grenze stoßen. Damit ergibt sich für Deutschland durch die Entwicklung neuer und innovativer Technologien die Chance, neben Forschung, Anlagenbau und Materialbereitstellung auch wieder bei der Produktion der Solarzellen eine internationale Spitzenstellung zu erreichen.

Hier setzt das Leitprojekt MaNiTU an: Durch die Entwicklung nachhaltiger, höchsteffizienter und kostengünstiger Tandemsolarzellen auf Basis neuer Absorbermaterialien, eröffnet MaNiTU eine herausragende Perspektive für eine erfolgreiche europäische produzierende PV-Industrie:

Reduktion flächenabhängiger Kosten und Senkung der Stromgestehungskosten

Erschließen eines breites Anwendungsfeldes von klassischen PV-Anlagen bis hin zu integrierten Anwendungen an Gebäuden oder in Fahrzeugen 

Reduktion des Ressourcenverbrauchs und den damit verbundenen erheblichen Stoffströmen eines globalen PV-Marktes im Terawatt (TW)-Maßstab. 

Konsequente Vermeidung kritischer bzw. giftiger Materialien.