Dünnschichtmodule haben den großen Vorteil, dass sie fast überall, auch an Fassaden, einsetzbar sind. Dafür ist ihr Wirkungsgrad geringer. Eine neue Variante will das ändern.
Freiflächen-PV-Anlage mit Dünnschichtmodulen. Bisher hängt der Wirkungsgrad dem von monokristallinen Modulen hinterher. Eine neue Produktionsmethode könnte das ändern.
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Dünnschichtmodule sind auch weniger materialintensiv als andere Photovoltaik-Technologien. "Die drei häufigsten Modultypen sind die monokristallinen, polykristallinen oder amorphen Siliziummodule (auch Dünnschichtmodule genannt). Während die ersten beiden aus Siliziumblöcken geschnitten und mit hohem Material und Energieaufwand verarbeitet werden, sind bei den Dünnschichtmodulen die Schichten lediglich in geringen Materialkonzentrationen auf einen Glasträger aufgesprüht", beschreibt Springer VS-Autorin Sandra Hook in ihrem Buchkapitel Umwandlung von Energie auf Seite 92 diesen Vorteil.
Bisher wird der Vorteil mit einem geringeren Wirkungsgrad erkauft. Bei kristallinen, also festen PV-Modulen liegt er bei 22 Prozent, bei Dünnschichtmodulen meist deutlich unter 20 Prozent. Will man also die gleiche Leistung erreichen, benötigt man eine größere Fläche. Oder die Ausbeute an Sonnenstrom je Fläche ist einfach geringer.
Diffuses Licht besser nutzbar
Auch die bessere Nutzung von diffusem Licht oder ein höherer Ertrag bei hohen Temperaturen durch die Dünnschichtmodule kann diesen Nachteil nicht annähernd ausgleichen. Deswegen kommen Dünnschichtmodule bisher dort zum Einsatz, wo reichlich Fläche vorhanden ist, also auf großen Dächern oder Freiflächen.
Ein Erfurter Startup will nun den Wirkungsgrad deutlich erhöhen. Die vom auf PV-Systeme spezialisierten Ingenieur Benny Schwalbe entwickelte Technologie nennt sich AM0SolEC (für Advanced Methods 0f Solar Energy Conversion; in etwa: Fortgeschrittene Methoden zur Umwandlung von Sonnenenergie) und verspricht Dünnschichtmodule mit deutlich verbesserten Eigenschaften. Sie nutzt sogenannte radiale Solarzellen, die mit einem innovativen 3D-Gitter bei der Siliziumstruktur aufwarten. Diese wiederum soll eine optimale Ausbeute an Sonnenenergie ergeben. Schwalbe rechnet mit einer um 10 Prozent höheren Ausbeute als bei den besten kristallinen Modulen und damit mit einem Gesamtwirkungsgrad von rund 30 Prozent.
Das wiederum, so Schwalbe in einer Berechnung, führe zu einer höheren Effizienz. Denn ein durchschnittlicher Haushalt mit vier Personen würde normalerweise eine PV-Anlage mit 8 kWp und 6 Modulen installieren. Würde er eines seiner neuen Module benutzen, würde sich die Leistung auf 11 kWp erhöhen – und das bei vergleichbaren Installations- und Investitionskosten.
Fertigung ist validiert
Schwalbe hat seine Lösung patentieren lassen, sucht derzeit aber noch nach Investoren. Erste Prototypen arbeiten bereits erfolgreich. Als Vorteil für Investoren sieht er die Verwendung von durch Serienfertigung validierten Prozessen und dadurch ein geringes finanzielles Risiko beim Transfer in den Massenmarkt.
Der Dünnschichttechnologie wird gerade durch solche Lösungen, mit denen höhere Erträge generiert werden, eine große Zukunft vorausgesagt. "Dünnschichttechnologien erreichen in Südeuropa bei 1800 Volllaststunden bereits Erntefaktoren um 50, sie sind bereits mit effizienten Wasserkraftwerken und Windenergieanlagen vergleichbar. Die Photovoltaik ist daher längerfristig eine effiziente Erzeugungstechnologie und hat die niedrigen Erntefaktoren der Anfangszeit, die unter dem Wert 10 lagen, weit hinter sich gelassen", beschreibt dies Springer Vieweg-Autor Günther Brauner in seinem Buchkapitel Effizienz und Suffizienz auf Seite 72.