Die Vermessung der PV-Welt

Veröffentlicht am15. April 201617. Juli 2022Autorgh

Solar-Materialien: Aktuelle Effizienz und künftige Herausforderungen

Entwicklung und Bereitstellung von PV-Großanlagen haben sich in den vergangenen Jahren beispiellos beschleunigt. Da deren Kosten nur zum Teil durch die Kosten der Solarzellen bestimmt werden, ist Effizienz ein Schlüsselfaktor für die Kostenverringerung der Solarenergie. Mehrere Materialien und Systeme werden derzeit erforscht um hohe Effizienz bei geringen Kosten zu erreichen. Polman et al. untersuchen in ihrem Artikel „Surveying the solar cell landscape„, der jetzt in Science erschien, umfassend und systematisch die führenden in Frage kommenden Stoffe, stellen die Grenzen einzelner Systeme vor und analysieren, wie diese Einschränkungen überwunden und die Gesamtzellleistung verbessert werden können.

Aus der Zusammenfassung

Der Shockley-Queisser-Grenze (S-Q) folgend beträgt die Effizienz der Energieumwandlung einer Single-Junction-Solarzelle maximal 33,7%, bei einer optimalen Halbleiterbandlücke von 1,34 eV. Parallel zur Entwicklung der waferbasierten Silizium-Solarzellen wurden in den vergangenen Jahrzehnten viele Dünnschicht-Materialien mit dem Ziel entwickelt, sich der S-Q-Grenze zu nähern. Diese Stoffe können in relativ kleinen Mengen, billig und in flexiblen Geometrien angewendet werden.

„Wir“, so die Autoren, „überprüften die elektrischen Charakteristika von 16 aus weitgehend erforschtem PV-Material hergestellen und mit einem Standard-AM1.5-Sonnenspektrum bestrahlten Zellen mit Rekord-Wirkungsgraden, und verglichen sie mit den grundsätzlichen auf dem S-Q-Modell basierenden Begrenzungen. Die Zellen, die einen niedrigeren Kurzschlussstrom (J_sc) als die S-Q-Grenze zeigten, litten an unvollständiger Lichtabsorption oder unvollständiger Sammlung von erzeugten Ladungsträgern, während reduzierte Leerlaufspannungen (V_oc) oder Füllfaktoren (FF) unerwünschte Massen- oder Grenzflächen-Ladungsträger-Rekombination, parasitären Widerstand oder andere nicht-ideal elektrische Gegebenheiten reflektierten.“

->Quellen und weiterlesen:

Albert Polman, Mark Knight, Erik C. Garnett, Bruno Ehrler, Wim C. Sinke: Surveying the solar cell landscape –Science 15 Apr 2016: Vol. 352, Issue 6283, pp. 304-306 – DOI: 10.1126/science.352.6283.304-k
de.wikipedia.org/Shockley-Queisser-Grenze
science.sciencemag.org

Die wahren Gründe für Atom-Ausbau

Marode Technologie „Militärische Interessen drängen auf den Weiterbau der Atomkraft – die britische Regierung hat das endlich eingeräumt“, schreiben Andy Stirling, Professor für Wissenschafts- und Technologiepolitik, und Philip Johnstone, wissenschaftlicher Mitarbeiter, beide SPRU, University of Sussex Business School, im Portal The Conversation. Die britische Regierung habe den „größten Ausbau des [Atom-]Sektors seit 70 Jahren“ angekündigt. Dies folge auf Jahre außerordentlich teurer Unterstützung. „Warum das? Offizielle Einschätzungen bestätigen, dass die Kernenergie im Vergleich zu Alternativen schlecht abschneidet. Da Erneuerbare Energien und Speicher deutlich günstiger sind, können Klimaziele auf verschiedenen anderen Wegen schneller, kostengünstiger und zuverlässiger erreicht werden. Das einzige im Bau befindliche neue Kraftwerk ist immer noch nicht fertig, läuft zehn Jahre zu spät und übersteigt das Budget um ein Vielfaches.“
Pyrolyseöl aus Altreifen

Neste schließt ersten Testlauf erfolgreich ab Im Bestreben, das chemische Recycling voranzutreiben, hat das finnische Mineralölunternehmen, Hersteller von erneuerbaren Kraftstoffen und Rohstoffen für die Chemie- und Kunststoffindustrie Neste laut einer Medienmitteilung vom 22.04.2024 seinen ersten Testlauf zur Verarbeitung eines neuen anspruchsvollen Rohstoffs – verflüssigte Altreifen – erfolgreich abgeschlossen. Das Ergebnis ist ein hochwertiger Rohstoff für neue Kunststoffe und Chemikalien.
China und Deutschland starten Dialog über Kreislaufwirtschaft und Ressourceneffizienz

„Schlüsselakteure des globalen Umweltschutzes“ Bundesumweltministerin Steffi Lemke und Zheng Shanjie, der Leiter der Staatlichen Kommission für Entwicklung und Reform (NDRC), haben am 16.04.2024 in Peking einen Aktionsplan für einen strategischen Dialog zu den Themen Kreislaufwirtschaft und Ressourceneffizienz unterzeichnet. Mit dem Aktionsplan wollen beide Länder laut einer Medienmitteilung ihre umweltpolitische Zusammenarbeit vertiefen und Impulse für konkrete Kooperationen im Umweltbereich setzen. Die Unterzeichnung fand im Rahmen einer China-Reise von Bundeskanzler Olaf Scholz statt. Im Zuge ihres Besuchs traf die Bundesumweltministerin ihren chinesischen Kollegen Huang Runqiu zu Gesprächen über das internationale Plastikabkommen, das kommende Woche in Ottawa weiterverhandelt wird.
„Dreifachkrise aus Klimawandel, Biodiversitätsverlust und Verschmutzung der Ökosysteme“

Regierungsbericht zur Kreislaufwirtschaft Als Unterrichtung durch die Bundesregierung (20/10950) liegt seit 17.04.2024 der Bericht „Kreislaufwirtschaft – Herausforderungen und Wege der Transformation“ vor. Der Bericht spricht von einer „Dreifachkrise aus Klimawandel, Biodiversitätsverlust und Verschmutzung der Ökosysteme“. In dem Papier werden Inhalte weiterer Transformationsberichte gebündelt, die in die Überarbeitung der Deutschen Nachhaltigkeitsstrategie eingehen sollen, heißt es.
Die vierte industrielle Revolution und „Industrie 5.0“ – eine Kritik

Gemeinsame Stellungnahme des Forschungsbeirats Industrie 4.0 und der Plattform Industrie 4.0 zum Umgang mit dem Begriff „Industrie 5.0“ Der Forschungsbeirat Industrie 4.0 und die Plattform Industrie 4.0 nehmen in einer Kritik Stellung zum Umgang mit dem Begriff „Industrie 5.0“. Auf der Hannover Messe 2011 wurde Industrie 4.0 mit einem industriellen Leitbild, das weiterhin hochaktuell ist und sich weltweit verbreitet, erstmalig der breiten Öffentlichkeit vorgestellt. Der Forschungsbeirat Industrie 4.0 und die Plattform Industrie 4.0 kritisieren die leichtfertige und unnötige Verwendung des Begriffs „Industrie 5.0“, der keine neuen Inhalte beinhaltet und zur Verunsicherung beiträgt. Industrie 4.0 steht für die vierte industrielle Revolution und deren fortlaufende Veränderung, die alle gesellschaftlichen Bereiche umfasst.
Wasserstoff-Produktion in heimischer Garage

Frankfurt UAS entwickelt Prototyp für Privathaushalte Wasserstoff als Energieträger der Zukunft ist nicht frei verfügbar, sondern muss aufwändig hergestellt werden. Das Forschungsprojekt „Smartes Tankgerät für Wasserstoff“ verfolgt die Idee, dessen Herstellung so zu vereinfachen, dass ein Einsatz auch in Privathäusern oder kleinen Gewerbebetrieben gelingt, so eine Medienmitteilung vom 17.04.2024 der Frankfurt University of Applied Sciences (Frankfurt UAS). Es soll möglich sein, mittels Elektrolyse grünen Wasserstoff aus reinem Wasser in einer kleinen Anlage herzustellen, die mit regenerativer Energie, beispielsweise Solarstrom aus der hauseigenen Photovoltaik-Anlage, betrieben wird. Auf diesem Weg ließe sich die CO2-neutrale Energie speichern, um so dem tages- und jahreszeitlich stark schwankenden Stromangebots aus Wind- und PV-Anlagen zu begegnen.
Wasserkreislauf gerät aus dem Gleichgewicht

Planetare Grenze für Süßwasser Mitte des zwanzigsten Jahrhunderts überschritten Eine Analyse der globalen Süßwasserressourcen zeigt, dass menschliche Aktivitäten die Schwankungen im Wasserkreislauf der Erde weit über den vorindustriellen Bereich hinaus getrieben haben. Ein internationales Forschungsteam, dem auch Forschende des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK) sowie PIK Direktor Johan Rockström angehören, hat herausgefunden, dass die planetare Grenze für Süßwasser Mitte des zwanzigsten Jahrhunderts überschritten wurde.