KIT will mit optischen Tarnkappen Solarzellen effizienter machen

Kategorie: Forschung und Entwicklung, Topnews

Die Karlsruher Wissenschaftler haben nun einen unkonventionellen Weg beschritten, um den Wirkungsgrad von Photovoltaik-Modulen zu erhöhen. Optische Tarnkappen leiten dabei das Sonnenlicht um Objekte herum, die einen Schatten auf das Solarmodul werfen und erhöhen somit die Leistung. Die Forscher gehen von Effizienzsteigerungen von bis zu zehn Prozent aus.

Grafik zum Einsatz optischer Tarnkappen bei Solarmodulen


Grafik: Martin Schumann/KIT

Die Effizienz von Photovoltaik-Anlagen ist mit etwa 20 Prozent gegenüber anderen Energiequellen noch eher gering. 80 Prozent der Energie des Sonnenlichts gehen aus den vielfältigsten Gründen noch verloren. Die Wissenschaftler am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben nun eine unkonventionelle Methode vorgeschlagen, um die Effizienz von Solarzellen und Solarmodulen zu steigern. Optische Tarnkappen sollen das Sonnenlicht um Objekte leiten, wie etwa die Kontakte zur Stromabfuhr, die eigentlich einen Schatten auf das Solarmodul werfen, was die Effizienz der gesamten Zelle senkt.

„Unsere Modellexperimente haben gezeigt, dass die Tarnschicht die Kontaktfinger fast vollständig unsichtbar macht“, sagt Doktorand Martin Schumann vom Institut für Angewandte Physik am KIT, der die Experimente und Simulationen durchgeführt hat.

Das eigentliche Ziel der Tarnkappen-Forschung ist, Objekte unsichtbar zu machen, indem man das Licht um die zu tarnende Objekte herumleitet. Bei dem Forschungsprojekt des KIT ging es nun darum, das umgeleitete Licht auf die aktiven Flächen der Solarzellen zu bringen und damit den Wirkungsgrad zu steigern.

Zum Vorgehen der Wissenschaftler erklärte das Karlsruher Institut, dass zwei Möglichkeiten untersucht worden seien. Bei beiden Verfahren werde auf die Solarzelle eine Polymerschicht aufgebracht. Diese müssten exakt berechnete optische Eigenschaften besitzen, nämlich entweder einen Brechungsindex, der vom Ort abhängt, oder eine spezielle Oberflächenform. Das letztere Konzept sei besonders vielversprechend, da es sich potenziell auch kostengünstig in die Massenproduktion von Solarzellen integrieren lasse. Die Oberfläche der Tarnschicht weise Rillen auf, die entlang der Kontaktfinger ausgerichtet seien. Das einfallende Licht werde damit von den Kontaktfingern weg gebrochen und treffe schließlich auf die aktive Fläche der Solarzelle. Beide Konzepte seien geeignet, die Kontaktfinger zu tarnen, hieß es beim KIT weiter.

Im nächsten Schritt wollen die Wissenschaftler nun die Tarnschicht auf die Solarzelle aufbringen und die tatsächliche Effizienzsteigerung bestimmen. Sie rechnen mit Effizienzsteigerungen um bis zu zehn Prozent. Physiker des KIT um den Leiter des Forschungsprojekts Carsten Rockstuhl haben gemeinsam mit Partnern aus Aachen, Freiburg, Halle, Jena und Jülich die am KIT entworfene optische Tarnkappe weiterentwickelt. (Sandra Enkhardt)


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