Ein internationales Team aus führenden Photovoltaik-Forschungsinstituten und -Unternehmen hat die wichtigsten Trends für die sogenannte neue Ära der Multi-Terawatt-Photovoltaik identifiziert. Die Mitglieder der Gruppe nahmen alle am 4. „Terawatt-Workshop“ teil, einer Reihe hochrangiger internationaler PV-Workshops unter der Leitung des deutschen Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE (Fraunhofer ISE), des National Laboratory of the Rockies (das frühere NREL) des US-Energieministeriums und des japanischen Advanced Industrial Science and Technology (AIST).
In ihrer neuen Studie „Historical and future learning for the new era of multi-terawatt photovoltaics” (Historische und zukünftige Erkenntnisse für die neue Ära der Multi-Terawatt-Photovoltaik), die sie kürzlich in der Fachzeitschrift „Nature Energy“ veröffentlichte, prognostiziert die Gruppe weitere Verbesserungen bei Preis, Leistung und Zuverlässigkeit von Photovoltaik-Anlagen sowie eine zunehmende Aufmerksamkeit für Ressourcennutzung, Emissionen und Recycling bei zukünftigen Konstruktionen und Fertigungsverfahren.
„Die Effizienz von Solarmodulen könnte bis 2050 durch Tandemstrukturen 35 Prozent übersteigen“, sagte Andreas Bett, Direktor des Fraunhofer ISE, in einem Interview mit pv magazine. Er fügte hinzu, dass die Zelleffizienz 36 Prozent übertreffen könnte, wobei die Verluste zwischen Zelle und Modul geringer wären als heute. „Bis zur Mitte dieses Jahrhunderts könnten die Preise für Solarmodule um den Faktor zwei sinken.“
Bett sagte weiter, dass sowohl ein höherer Wirkungsgrad als auch niedrigere Kosten von Solarmodulen für die Energiewende entscheidend sein werden, aber er sieht den Wirkungsgrad als den wichtigeren Faktor an. „Ein höherer Wirkungsgrad bedeutet, dass weniger Material und weniger Land für Photovoltaik-Anlagen benötigt werden, was die Nachhaltigkeit verbessert und die Gesamtsystemkosten senkt“, sagte er. Die Lebensdauer der Solarmodule werde dann „sicherlich“ über 40 Jahre hinausgehen.
Die Forscher betonten, dass die Solarindustrie frühere Prognosen hinsichtlich der Kosten, Leistung und Integration von Modulen stets übertroffen habe. Innovationen bei Tandemarchitekturen und in der Fertigung werden für Photovoltaik-Technologien wie kristallines Silizium (c-Si), Cadmiumtellurid (CdTe) und Kupfer, Indium, Gallium und Diselenid (CIGS) erwartet und könnten und sollten neuen Akteuren den Markteintritt ermöglichen, wodurch eine global diversifiziertere Lieferkette für Zellen und Module entstehen würde.
Sie erklärten außerdem, dass die neuen Tandem-Photovoltaik-Technologien eine klare Leistungsdefinition, eine vorhersehbare Energieausbeute, die frühzeitige Erkennung von Ausfällen und das Management unbekannter Degradationsrisiken gewährleisten müssen, wobei Letzteres auch für aktuelle Silizium-Module eine Herausforderung und für neue Technologien auf Perowskitbasis von entscheidender Bedeutung sei.
Die Studie prognostiziert, dass die weltweite Solarproduktionskapazität bis 2050 etwa drei Terawatt erreichen könnte. Nachhaltigkeitsorientiertes Lernen habe bereits zu einer Kostensenkung geführt und werde für die Photovoltaik-Industrie zunehmend wichtig sein, um die für das zukünftige Wachstum erforderlichen Ressourcen zu sichern.
„Themen für zukünftige Treffen der PV-Community, wie beispielsweise der 4. Terawatt-Workshop, der als Grundlage für diese Perspektive diente, könnten sich in Zukunft auf die Bedürfnisse von Systemen und Endnutzern verlagern“, schlussfolgerten die Wissenschaftler. „Investitionen, Produktion und Einführung heute werden sich morgen weltweit in Form von Wirtschaftswachstum, Produktivität, der Schaffung von Arbeitsplätzen und einer Verringerung von Umweltverschmutzung und Armut auszahlen.“
Die Forschungsgruppe umfasste unter anderen Vertreter vom Forschungszentrum Jülich GmbH, des japanischen Solarglasherstellers AGC Inc, der finnischen LUT-Universität, des chinesischen Yangtze-Instituts für Solartechnologie, des britischen Perowskit-Solarspezialisten Oxford Photovoltaics Ltd, des chinesischen Modulherstellers Trina Solar, des saudischen KAUST Solar Center, der King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), die University of New South Wales (UNSW) in Australien, des US-amerikanischen Dünnschicht-Herstellers First Solar, des japanische National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (NEDO) und des in Singapur ansässigen Modulherstellers Maxeon.
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Ich hoffe dass wir diese Zukunft so erleben können. Sagen wir 30 % Wirkungsgrad + LFP oder Na+ Ionen basierte Speicher für eine lächerliche Summe an Geld. (50 €/kWh inkl. BMS etc.)
Nach EndofLife dann noch eine 80 % Recycling Quote so wie aktuell bereits in China gelebt, das wäre dann ein Traum.