Kleine Zellen ganz groß – Fraunhofer CSP steigert Solarmodulleistung um fünf Prozent

Autor: solarstrombauer (Helmut Thomas)

Presseinformation des Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP vom 04.06.2014

Solarzellen werden zum Schutz vor Umwelteinflüssen und zur einfachen Installation und Handhabung in Solarmodulen verschaltet und laminiert. Dabei reduzieren optische und elektrische Verluste die Leistung der Module. Durch das Halbieren der Solarzellen werden die Ströme in Zellen und Zellverbindern halbiert und die elektrischen Serienwiderstandsverluste reduziert. Am Fraunhofer CSP wurde so und durch eine geschickte Verschaltung der halben Zellen Solarmodule mit 15 W mehr Leistung hergestellt. Ein Solarmodul mit 144 halben Zellen liefert 330 W, während die Leistung des entsprechenden Referenzmoduls mit 72 ganzen Zellen 315 W beträgt. Dies entspricht einer Leistungssteigerung von knapp 5%. Die zusätzliche Leistung wird dabei durch eine Reduktion der elektrischen Verluste und eine verbesserte Optik in den Solarmodulen erzielt. Im Freifeld haben Ertragsmessungen über zehn Monate gezeigt, dass die Module 3% zusätzlicher Energie liefern. Die Neuentwicklung ist das Ergebnis eines einjährigen Projektes zwischen dem Solar Energie Research Institute of Singapore (SERIS) und dem Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP.

»Als nächste Schritte werden wir den Prozess der Zellteilung noch weiter verbessern um elektrische und mechanische Schädigungen beim Teilungsprozess besser zu verstehen, damit zu minimieren und die Umsetzung in die Fertigung vorantreiben«, sagt Dr. Jens Schneider, der Leiter der Modultechnologie am Fraunhofer CSP. Die halben Solarzellen werden hergestellt, in dem vollständig prozessierte ganze Zellen von der Rückseite mit einem Nanosekunden-Laser angeritzt und dann mechanisch gebrochen werden. »Eine weitere große Herausforderung und Chance in Halbzellenmodulen stellt das elektrische Verschaltungsdesign dar. Durch die größere Anzahl an Zellen wird es viel komplexer bietet jedoch auch Möglichkeiten die Module robuster gegen Verschattungen zu gestalten«, erklärt Schneider weiter.

Professor Jörg Bagdahn, der Leiter des Fraunhofer CSP, ist sich sicher, dass die Technologie sehr zügig in die industrielle Fertigung umgesetzt werden kann: »Gerade in der Phase eines starken Anstieges der weltweiten PV Installation ist die Industrie an Technologien interessiert, die sich in existierende Anlagen integrieren lässt«. Die weltweite Installation von Photovoltaikmodulen wird von 37 GW im Jahr 2013 auf
43-48 GW im Jahr 2014 steigen. Für 2018 wird von führenden Marktforschungs-instituten ein weltweiter Markt von 100 GW pro Jahr vorhergesagt.

Das Fraunhofer CSP wird ein neuartiges Halbzellen-Modul erstmals auf der »Intersolar«, der größten Fachmesse der Solarwirtschaft weltweit, in München der Fachwelt präsentieren. Das Fraunhofer CSP ist eine gemeinsame Einrichtung des Fraunhofer IWM in Halle und des Fraunhofer ISE in Freiburg.

Über Fraunhofer CSP

Forschungszentrum für Silizium-Photovoltaik

Steigende Energiepreise und die Verknappung fossiler Ressourcen sind treibende Faktoren bei der Entwicklung und Nutzung erneuerbarer Energiequellen. Eine große Herausforderung für die Photovoltaik-Branche – die wir gerne annehmen! Das Fraunhofer CSP arbeitet daran mit, dass alternative Energie zu gleichen Preisen wie konventioneller Strom angeboten wird.

Um dies zu erreichen bündeln wir in Halle (Saale) das Know-how zweier Institute: Das Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM bringt sein Know-how auf dem Gebiet der Optimierung und Bewertung von Silizium-Prozesstechnologien und Modulintegration mit ein. Das größte Solarforschungsinstitut in Europa Fraunhofer ISE, bietet seine Kompetenzen in der Materialherstellung, Solarzellen- und Modulentwicklung sowie Charakterisierung.

Das Fraunhofer CSP berät und stellt wissenschaftliches Know-how sowie technische High-Tech-Ausstattungen für Dienstleistungen zur Verfügung. Kommen Sie auf uns zu!

Das Fraunhofer CSP ist eine gemeinsame Einrichtung des Fraunhofer IWM und des Fraunhofer ISE.

Quelle und weitere Informationen unter   www.csp.fraunhofer.de

Kontakt:

Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP

Otto-Eißfeldt-Str.12
06120 Halle (Saale)
Telefon +49 (0) 345 5589-0
Fax +49 (0) 345 5589-101

Solarmodule in Glas gebettet

Autor: solarstrombauer (Helmut Thomas)

Presseinformation von  FORSCHUNG KOMPAKT der Fraunhofer-Gesellschaft vom 2.06.2014

Organische Solarmodule haben gegenüber Silizium-Solarzellen Vorzüge. Ein Knackpunkt sind jedoch ihre kürzere Lebendauer. Forscher arbeiten an einer viel versprechenden Lösung: Sie nutzen flexibles Glas als Trägersubstrat, wodurch die empfindlichen Bauteile besser geschützt sind.

In elektronischen Geräten kommen sie heute teilweise schon zum Einsatz: organische Solarmodule (OPVs), die in eine Folie eingebettet sind. Solche OPVs sind eine vielversprechende Alternative zu siliziumbasierten Solarzellen: So lassen sich die Materialien auch unter Atmosphärendruck verarbeiten. Vor allem aber können die Module mittels Drucktechniken hergestellt werden – das ist schneller und effizienter als die aufwändigen Prozesse, die zur Fertigung von anorganischen Bauteilen nötig sind. Voraussetzung für eine Fertigung im Druckverfahren ist ein flexibles substratartiges Trägermaterial. Bislang kommen Polymerfolien zum Einsatz, die jedoch folgenden entscheidenden Nachteile haben: Die Folien sind bis zu einem gewissen Grad durchlässig für Wasserdampf und Sauerstoff. Beide greifen die empfindlichen Solarmodule an und vermindern deren Lebensdauer beträchtlich. In Abhängigkeit von den Anwendungen haben bisher Substrate mit Barriereschichten die OPV-Module geschützt. Für höhere Prozesstemperaturen und eine längere Lebensdauer muss man andere Trägersubstrate verwenden.

Extrem stark und bruchfest

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Polymerforschung IAP in Potsdam arbeiten derzeit mit einem neuen Trägermaterial: Sie betten die Solarmodule in hauchdünnes Glas ein. »Glas ist nicht nur ein ideales Verkapselungsmaterial, sondern hält auch Bearbeitungstemperaturen bis zu 400 Grad aus«, erklärt Danny Krautz, Projektleiter in der Abteilung Funktionsmaterialien und Bauelemente am IAP. Bei den Forschungsarbeiten kommt ein Spezialglas der Corning Inc. zum Einsatz. Dank seiner speziellen physikalischen Eigenschaften lassen sich Lagen von nur 100 Mikrometer Dicke realisieren. Das entspricht ungefähr einem Blatt Papier und hat nicht viel mit den Gläsern zu tun, aus denen wir täglich unser Wasser trinken. Das Spezialglas ist nicht nur extrem stark und bruchfest, sondern sogar in festem Zustand noch so flexibel, dass es leicht gewölbt werden kann. Mit diesem Material konnten die Potsdamer Forscher gemeinsam mit dem Kooperationspartner Corning in Sheet-to-Sheet-Prozessen schon erste funktionsfähige OPVs realisieren. Die Verarbeitung funktioniert dabei in Stapeln.

Fertigung im Rolle-zu-Rolle-Verfahren

Ziel ist es, diese Module auch im Rolle-zu-Rolle-Verfahren zu fertigen: Ähnlich wie beim Zeitungsdruck wird dabei das Trägersubstrat auf einer Rolle aufgewickelt. Gegenüber befindet sich eine leere Rolle. Zwischen beiden Rollen werden in mehreren Prozessen die photoaktiven Schichten und Elektroden aufgedruckt. Mit dieser Fertigungstechnologie lassen sich große Flächen effektiv in Serie herstellen. Einen ersten Test, das flexible Glas auf diese Weise zu bearbeiten, hat das IAP-Team bereits unternommen: »Uns ist es gleich im ersten Anlauf gelungen, mit kleineren Substratgrößen homogene Schichten herzustellen«, so der Wissenschaftler. Damit das Verfahren industriellen Ansprüchen genügt, muss die Prozesstechnologie an vielen Stellen angepasst werden – doch daran arbeiten die Potsdamer bereits. Mit der Technologie ließen sich langfristig robuste und leistungsstarke OPVs für unterschiedlichste Anwendungen realisieren – von winzigen Solarzellen im Mobiltelefon bis hin zu großflächigen Photovoltaikmodulen.

Quelle und weitere Informationen unter:    www.iap.fraunhofer.de

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Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP
Geiselbergstraße 69
14476 Potsdam-Golm
Deutschland

photokina 2014

Autor: solarstrombauer (Helmut Thomas)

Köln: Die photokina ist die internationale Leitmesse der gesamten Photo- und Imagingbranche. Sie bietet als einzige Veranstaltung weltweit die umfassende Darstellung aller Bildmedien, aller Bildtechniken und aller Bildmärkte – für Professionals und für Consumer. Das Spektrum reicht von der Bildaufnahme über die Speicherung und Bearbeitung bis hin zur Bildübertragung und Wiedergabe. Die photokina versteht sich nicht nur als Umsatzmotor der Photo- und Imgingbranche, sondern auch als Neuheiten und Trendforum, das die Konvergenz und Vernetzung der unterschiedlichen Technologie- und Produktwelten deutlich macht.

Vom 16. bis 21. September 2014 bringt die photokina 2014 wie keine andere Veranstaltung Industrie, Handel, professionelle Anwender und fotobegeisterte Endverbraucher  auf der international bedeutendsten Order-, Informations- und Erlebnisplattform in Köln zusammen.

Die photokina ist weit mehr als Fotografie. Die Leitmesse der Branche vereint alle Welten des Imaging an einem Ort. Welten zum Anfassen, Erleben und Eintauchen. Welten, in denen die Faszination Imaging erfahrbar wird. Von der Bildaufnahme über die Bildbearbeitung sowie Bildspeicherung bis zur Bildausgabe, hier werden Innovationen gezeigt sowie zukunftsweisende technologische Entwicklungen und Trends in den Fokus gesetzt: Mobile Imaging, Connectivity, Movie, cgi, 3D-Druck und vieles mehr. Ein beeindruckendes Eventprogramm mit Kongressen, Workshops, Symposien, Bilderschauen und viele Special Events auf dem Messegelände und in der ganzen Stadt runden das Konzept der photokina ab.

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CeMAT 2014

Autor: solarstrombauer (Helmut Thomas)

Die Weltleitmesse der Intralogistik

Hannover/Berlin. Mit steigender Internationalität und einer Vielfalt an Innovationen wird die CeMAT 2014 ihren Platz als Weltleitmesse der Intralogistik behaupten. „Es gibt weltweit keine vergleichbare Veranstaltung. Mit der CeMAT bieten wir der Branche eine Plattform, um Produkte im internationalen Wettbewerbsumfeld zu präsentieren und sich über internationale Trends auszutauschen. Zur kommenden CeMAT erwarten wir eine weitere Steigerung bei internationalen Ausstellern und Besuchern“, sagt Dr. Andreas Gruchow, Mitglied des Vorstands der Deutschen Messe AG.

Die CeMAT 2014 wird vom 19. bis zum 23. Mai mit mehr als 1 100 Ausstellern auf dem Messegelände in Hannover ausgerichtet. „Die Intralogistik-Branche ist hoch innovativ und global ausgerichtet – sie braucht eine auf die Marktbedürfnisse und weltweite Nachfrage ausgerichtete Weltleitmesse. Diese internationale Plattform zur Geschäftsanbahnung bietet die CeMAT. Mit neuen Schwerpunkten und noch mehr Innovationen werden wir den Stellenwert der CeMAT innerhalb der Branche weiter ausbauen“, ergänzt Gruchow.

„Smart – Integrated – Efficient“

Das Leitthema der CeMAT 2014 lautet „Smart – Integrated – Efficient“ und beschreibt die intelligente Steuerung integrierter Logistikketten über den gesamten Wertschöpfungsprozess hinweg. „Die Intralogistik ist Enabler effizienter Logistikprozesse und setzt dabei immer stärker auf moderne Informations- und Kommunikationstechnologien“, erläutert Gruchow. „Dafür braucht es eine sichere und zuverlässige Technik: komplette Systeme und intralogistische Produkte, aber auch Prozessoren, Bedienelemente, Software, Steuerungen und vieles mehr. Intralogistik ist zunehmend ein Software- und Prozessthema – das wird auf der kommenden CeMAT deutlich werden.“

 

transport logistic auf der CeMAT

Nach dem erfolgreichen Start der Kooperation zwischen der CeMAT und der transport logistic in München wird die Zusammenarbeit im kommenden Jahr in Hannover fortgesetzt. In der Halle 27 präsentieren Logistikdienstleister ihr Angebot. „Damit bilden wir erstmals die gesamte logistische Wertschöpfungskette auf der CeMAT ab und bieten unseren Besuchern ein attraktives zusätzliches Angebot“, sagt Gruchow. Der Ausstellungsbereich transport logistic@CeMAT wird im Ausstellungsbereich Manage & Service organisiert und befindet sich in unmittelbarer Nähe zum Bereich Hafenlogistik.

 

Anwenderthemen im Rampenlicht

Die CeMAT wird in 2014 mehrere Anwenderthemen intensiver beleuchten. Dazu zählen die Bereiche Schüttgut, Stückgut, Chemie, Pharma, Konsumgüter, Gefahrgut und Entsorgung. Der Produktionslogistik wird ebenfalls mehr Raum geboten. „Bei der Themenauswahl richten wir uns nach den Bedürfnissen der Anwenderbranchen und bieten den Ausstellern einerseits neue Möglichkeiten der Produktpräsentation, andererseits zeigen wir dem Fachpublikum Lösungen für bestimmte Anwendungsfelder auf“, erläutert Gruchow.

 

Sonderschau Innovative Logistiklösungen

Die neue Sonderschau Innovative Logistiklösungen zeigt, wie komplexe Logistikprozesse im Produktionsumfeld funktionieren. In Live-Demonstrationen werden alle Abläufe des Material- und Informationsflusses eins zu eins abgebildet. Dabei wird die Logistikkette in fünf Bereiche geteilt. Im Bereich Transportlogistik wird die Logistikkette am Beispiel der Verladung eines Containers gezeigt. Im Bereich Wareneingang und Entladetechnik geht es um Warenidentifizierung und automatische Depalletierung. Der Bereich Fördertechnik zeigt, wie Ware mittels innovativer Lagertechnik schnell, flexibel und effizient platziert wird. Es folgen die Bereiche Kleinteile kommissionieren und verpacken sowie die Verladetechnik.

Was ist Intralogistik? 

Quelle: Wikipedia

Als Intralogistik bezeichnet man die logistischen Material- und Warenflüsse, die sich innerhalb eines Betriebsgeländes abspielen. Der Begriff wurde definiert, um eine Abgrenzung zum Warentransport außerhalb eines Werkes zu schaffen, z. B. durch eine Spedition.

Das Forum Intralogistik im Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau definiert die Intralogistik als die Organisation, Steuerung, Durchführung und Optimierung des innerbetrieblichen Waren- und Materialflusses und Logistik, der Informationsströme sowie des Warenumschlags in Industrie, Handel oder öffentlichen Einrichtungen.

Intralogistik ist ebenfalls der Begriff, unter dem die Wirtschaftsbranche des innerbetrieblichen Materialflusses und der Logistik, die auf Leistungssteigerung und Kostensenkung zielt, auftritt.

Intralogistik ist ein Begriff, der den innerbetrieblichen Materialfluss wie z.B.: Stückgut, Schüttgut oder Flüssigkeiten und die unternehmensinterne Logistik beschreibt. Zu diesem Bereich gehören Lager- sowie Puffertechnik, mechanische und pneumatische Förderer, Hebezeuge, Flurförderzeuge, Puffertechnik, Stetigförderer, Krane, Telematik, Aktorik, Sensorik, Robotik, Logistik-Software, Steuerungs-, Identifikations-, Bildverarbeitungs-, Sortier-, Kommissionnier-, Palettier-, mechanische und pneumatische Förderer, Verpackungs- und Datentechnik bis hin zu Anbietern von Komplettsystemen. Ein originäres Merkmal der Intralogistik-Branche ist die interdisziplinäre Zusammenarbeit von Anbietern und Experten dieser verschiedenen Disziplinen.

Was ist Intralogistik?     Definition

  • Intralogistik als Branchenname umfasst die Organisation, Durchführung und Optimierung innerbetrieblicher Materialflüsse in Unternehmen der Industrie, des Handels und in öffentlichen Einrichtungen mittels technischer Systeme und Dienstleistungen.
  • Intralogistik steuert im Rahmen des „Supply Chain Managements“.
  • Intralogistik beschreibt den innerbetrieblichen Materialfluss, der zwischen den unterschiedlichsten „Logistikknoten“ stattfindet.
  • Intralogistik ist der zukunftsweisende Begriff einer Branche, die allein in Deutschland tausende Unternehmen umfasst, vom Hebezeug- und Kranhersteller über Gabelstapler- und Lagertechnik-Produzenten sowie über Softwareentwickler bis hin zu kompletten Systemanbietern.

 Die Intralogistik kann auch durch folgende Gleichung definiert werden:

 Intralogistik =

 [ ∑ (Logistikknoten)]

+ [ ∑ (interne Informationsflüsse)]

– [ ∑ (außerbetriebliche Transportlogistik)]

 

 Geländeplan CeMAT 2014

 

Über die CeMAT

Die nächste CeMAT wird vom 19. bis zum 23. Mai 2014 in Hannover ausgerichtet. Die Weltleitmesse der Intralogistik wird danach als Neuerung alle zwei Jahre auf dem Messegelände in Hannover veranstaltet. Zur CeMAT im Jahr 2011 kamen mehr als 1 000 Aussteller aus 39 Ländern sowie rund 53 500 Fachbesucher aus aller Welt. Jeder zweite Aussteller sowie jeder dritte Besucher kamen aus dem Ausland. Aufgrund der weltweiten Bedeutung der CeMAT für die internationale Logistikbranche werden mittlerweile vier weitere CeMAT-Veranstaltungen in den großen Wachstumsregionen ausgerichtet: CeMAT ASIA (28. bis 31. Oktober 2013 in Shanghai), CeMAT INDIA (17. bis 20. Dezember 2013 in Delhi), CeMAT RUSSIA (23. bis 26. September 2014 in Moskau) und CeMAT SOUTH AMERICA (30. Juni bis 3. Juli 2015 in São Paulo). Darüber hinaus organisiert die Deutsche Messe AG die MATERIALS HANDLING EURASIA (19. bis 22. März 2014 in Istanbul) und die INTRALOGISTICA ITALIA (19. bis 23. Mai 2015 in Mailand).

 Quelle und weitere Informationen unter  www.cemat.de

 

Veranstalter:

Deutsche Messe AG
Messegelände
D-30521 Hannover
Internet: www.messe.de

E-Mail: info@messe.de
Tel.: +49(0)511/89-0

Messeturnus: Alle zwei Jahre

Messedauer: Montag, 19., bis Freitag, 23 Mai 2014

Öffnungszeiten: 09.00 – 18.00 Uhr

Angebotsschwerpunkte:

PICK & PACK in Halle 13; MOVE & LIFT in Hallen 25, 26, 27, Freigelände und in den Pavillons 32 bis 35, STORE & LOAD in Hallen 13 und 27; LOGISTICS IT in Halle 13 sowie MANAGE & SERVICE in Halle 27

Sonderpräsentationen:

Sonderschau „Innovative Logistiklösungen“ in Halle 27, transport logistic@CeMAT in Halle 27, „job and career“ in Halle 13, TectoYou im Pavillon 11.

Foren:

Hafen- und Transportlogistik, Handel und Lagerhaltung, Logistik-IT, Produktionslogistik sowie Aus- und Weiterbildung

Aussteller:

Mehr als 1 100 internationale Unternehmen

Informationen unter  www.cemat.de

Solarzellen nutzen Wärmestrahlung

Autor: solarstrombauer (Helmut Thomas)

Presseinformation von  FORSCHUNG KOMPAKT der Fraunhofer-Gesellschaft vom 4.11.2013

Die Wärmestrahlung der Sonne ist für Silizium-Solarzellen größtenteils verloren. Hochkonverter jedoch wandeln die Infrarotstrahlung in nutzbares Licht um. Forscher nutzen diesen Effekt nun erstmals für die Stromerzeugung.

In der Sonnenstrahlung steckt mehr als das Auge sieht: Ein Sonnenbrand entsteht durch die unsichtbare UV-Strahlung, während die ebenfalls unsichtbare Infrarotstrahlung als Wärme auf der Haut zu spüren ist. Auch Solarzellen »sehen« nur einen Teil der Sonnenstrahlung: Bei jenen aus Silizium gehen etwa 20 Prozent der Energie des Sonnenspektrums verloren – denn sie können einen Teil der Infrarotstrahlung, kurz IR-Strahlung, nicht zur Stromerzeugung nutzen.

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg haben – gemeinsam mit ihren Kollegen der Universität Bern und der Heriot-Watt University Edinburgh – nun erstmals einen Teil dieser Strahlung für Silizium-Solarzellen mit Hilfe eines Hochkonverters im praktischen Einsatz genutzt. Die Technologie, die Infrarot in nutzbares Licht umwandelt, ist seit den 1960er Jahren bekannt. Allerdings wird sie erst seit 1996 in Verbindung mit Solarzellen untersucht. »Wir konnten die Solarzellen sowie die Hochkonverter so optimieren, dass wir den bisher größten Gewinn an Effizienz erzielen konnten«, freut sich Stefan Fischer, Wissenschaftler am ISE. Das Potenzial ist groß: Silizium-Solarzellen wandeln theoretisch etwa 30 Prozent des Sonnenlichts, das auf sie fällt, in elektrischen Strom um. Hochkonverter könnten diesen Anteil auf 40 Prozent erhöhen.

Eine »Leiter« für Lichtteilchen

Doch wie schafft es der Hochkonverter, das IR-Licht für die Solarzelle zu nutzen? Treffen die Sonnenstrahlen auf die Solarzelle, absorbiert diese das sichtbare und das nahinfrarote Licht. Der infrarote Anteil wird jedoch nicht absorbiert, er geht durch sie hindurch. Auf der Rückseite trifft er auf den Hochkonverter – im Wesentlichen ein mikrokristallines Pulver aus Natrium-Yttrium-Fluorid, das in einen Polymer eingebettet ist. Ein Teil des Yttriums haben die Wissenschaftler durch das optisch aktive Element Erbium ersetzt, welches letztendlich für die Hochkonversion verantwortlich ist.

Trifft nun Licht auf diesen Hochkonverter, regt es die Erbium-Ionen an. Das heißt, diese werden in einen höheren Energiezustand versetzt. Man kann sich diese Reaktion wie den Aufstieg auf eine Leiter vorstellen: Ein Elektron im Ion nutzt die Energie des Lichtteilchens, um auf die erste Stufe der Leiter zu treten. Ein weiteres Lichtteilchen lässt das Elektron auf die zweite Stufe klettern, und so weiter. Von der obersten Stufe kann das so angeregte Ion dann herunter »springen«. Dabei entsendet es Licht mit der Energie all jener Lichtteilchen, die dem Elektron beim »Hochklettern« geholfen haben. Der Hochkonverter sammelt die Energie mehrerer dieser Teilchen und überträgt diese auf ein Einziges. Dieses hat dann so viel Energie, dass die Solarzelle es »sieht« und nutzen kann.

Um einen solchen Hochkonverter einsetzen zu können, mussten die Forscher die Solarzellen optimieren. Denn üblicherweise sind sie auf der Rückseite mit Metall bedampft, damit der Strom aus den Solarzellen herausfließen kann – es kann also kein Licht hindurch. »Wir haben die Solarzellen mit Metallgittern auf der Vorder- wie auf der Rückseite versehen, damit das IR-Licht durch die Solarzelle hindurch geht. Zudem lässt sich das Licht so von beiden Seiten nutzen, man spricht von einer bifacialen Solarzelle«, erläutert Fischer. Vorder- und Rückseite der Solarzelle haben die Wissenschaftler mit speziellen Antireflex-Beschichtungen versehen. Diese entspiegeln die Oberflächen und sorgen dafür, dass die Zelle möglichst viel Licht aufnimmt. »Wir haben die Antireflex-Schichten erstmals auch für die Rückseite der Solarzelle optimiert. Das könnte die Effizienz der Module erhöhen und deren Energieerträge steigern. Erste Firmen versuchen das bereits zu realisieren, indem sie beidseitige Solarzellen verwenden«, so Fischer.

Das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP
Das Fraunhofer CSP betreibt angewandte Forschung in den Themengebieten der Siliziumkristallisation, der Solarmodultechnologie und Solarwaferfertigung. Mit höchster Kompetenz entwickelt es neue Technologien von der Ingotherstellung bis zur Modulfertigung und beschäftigt sich mit der Entwicklung neuer Materialien entlang der Wertschöpfungskette. Ferner wird die Bewertung von Solarzellen und Modulen sowie die elektrische, optische und mikrostrukturelle Material und Bauteilcharakterisierung durchgeführt. Hierfür stehen hochmoderne Forschungs- und Analysegeräte zur Verfügung. Das Fraunhofer CSP ist eine gemeinsame Einrichtung des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik IWM und des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE.

Steigende Energiepreise und die Verknappung fossiler Ressourcen sind treibende Faktoren bei der Entwicklung und Nutzung erneuerbarer Energiequellen. Eine große Herausforderung für die Photovoltaik-Branche – die wir gerne annehmen! Das Fraunhofer CSP arbeitet daran mit, dass alternative Energie zu gleichen Preisen wie konventioneller Strom angeboten wird.

Um dies zu erreichen bündeln wir in Halle (Saale) das Know-how zweier Institute: Das Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM bringt sein Know-how auf dem Gebiet der Optimierung und Bewertung von Silizium-Prozesstechnologien und Modulintegration mit ein. Das größte Solarforschungsinstitut in Europa Fraunhofer ISE, bietet seine Kompetenzen in der Materialherstellung, Solarzellen- und Modulentwicklung sowie Charakterisierung.

Das Fraunhofer CSP berät und stellt wissenschaftliches Know-how sowie technische High-Tech-Ausstattungen für Dienstleistungen zur Verfügung. Kommen Sie auf uns zu!

Das Fraunhofer CSP ist eine gemeinsame Einrichtung des Fraunhofer IWM und des Fraunhofer ISE.

Quelle und weitere Informationen unter   www.csp.fraunhofer.de

Kontakt:

Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP

Otto-Eißfeldt-Str.12
06120 Halle (Saale)

Dr. Stefan Schulze
Telefon +49 345 5589-407

Lebenserwartung von Solarmodulen vorhersagen

Autor: solarstrombauer (Helmut Thomas)

Presseinformation von  FORSCHUNG KOMPAKT der Fraunhofer-Gesellschaft vom 1.10.2013

Solarmodule sind diversen Umwelteinflüssen ausgesetzt, die über die Jahre das Material ermüden. Forscher haben ein Verfahren entwickelt, mit dem sich die Wirkung dieser Einflüsse langfristig berechnen lässt. Dies erlaubt zuverlässige Lebensdauerprognosen.

Wer in eine eigene Solaranlage auf dem Dach investiert, möchte in der Regel langfristig davon profitieren – doch wie alt wird die Technik eigentlich? Obwohl die meisten Hersteller ihren Kunden bis zu 25 Jahre Garantie gewähren, können sie selbst keine verlässlichen Aussagen über die voraussichtliche Lebensdauer treffen. Um zum Betrieb zugelassen zu werden, müssen die Module zwar bestimmte Normen erfüllen. Dazu werden sie in verschiedenen Versuchen hohen Temperaturen oder starken mechanischen Belastungen ausgesetzt. »Die Ergebnisse sagen aber lediglich etwas über die Robustheit eines fabrikneuen Exemplars gegenüber kurzzeitigen extremen Belastungen aus. Für die tatsächliche Lebensdauer sind dagegen alterungsbedingte Effekte wie Materialermüdung relevant, die erst im Laufe der Zeit auftreten«, erklärt Alexander Fromm vom Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg.

Der Wissenschaftler arbeitet im Rahmen des vom BMU geförderten Projekts »Zuverlässigkeit von PV-Modulen II« an einem neuen Verfahren, das die Lebensdauer von Solarmodulen prognostiziert. »Bei unserem zweigleisigen Prinzip kombinieren wir reale Messdaten mit einer numerischen Simulation«, so Fromm. Dazu untersuchen die Freiburger zunächst im Feldtest, wie sich mechanische Belastungen auf die Anlage auswirken. Denn Schneelasten, Temperaturschwankungen und Windböen erzeugen in den Modulen mechanische Spannungen beziehungsweise Dehnungen. Das führt langfristig zu einer Materialermüdung. Anfällig sind das Einbettmaterial aus Kunststoff und insbesondere die Zellverbinder – das sind dünne Bändchen aus Kupfer, über die die Solarzellen miteinander verknüpft sind. »Das ist, als würden sie eine Büroklammer immer auf und ab biegen. Irgendwann bricht sie«, erklärt Fromm.

Schon leichter Wind bewirkt Schwingung im Modul

Um die Einflüsse auf das Material erfassen zu können, haben die Forscher ein komplettes Solarmodul mit Sensoren ausgestattet, die über Widerstandsänderungen Dehnungen an der Oberfläche von Bauteilen messen. Daraus wiederum lassen sich mechanische Spannungen im Material berechnen. Bei der Auswertung stellten Fromm und sein Team fest, dass schon leichter Wind ausreicht, um im Modul eine Schwingung zu erzeugen. Diese Schwingung ist ausgeprägter, je höher die Umgebungstemperatur ist. Darüber hinaus erhöht sich im Laufe der Zeit die Schwingungsfrequenz, da das Kunststoffmaterial durch UV-Strahlung steifer und spröder wird. »Die spannende Frage ist nun, wie sich diese Einflüsse langfristig auf die Lebensdauer der Komponenten auswirken. An dieser Stelle kommt unser Simulationstool ins Spiel«, so Fromm.

Dazu wird für das Solarmodul ein detailliertes 3D-Simulationsmodell erstellt. Auf Basis der Messergebnisse aus dem Feldtest lässt sich dann anhand von numerischen Berechnungen ableiten, wie umweltbedingte Einflüsse langfristig auf die Modulkomponenten wirken und welche mechanischen Spannungen im Material auftreten. »Wir haben anhand der Simulation beispielsweise herausgefunden, dass die UV-bedingte Versprödung eine weitaus größere Rolle bei der Materialermüdung spielt als bislang angenommen«, sagt Fromm. Um die Lebensdauer eines Moduls vorhersagen zu können, kombinieren die Forscher die Messwerte aus dem Feldversuch mit bekannten Festigkeits-Kennwerten der entsprechenden Materialien. Diese Zahlen sagen aus, ab welcher Belastung das Material voraussichtlich bricht oder sich ablöst.

Kein Massentest von der Stange

Das Verfahren ist ab sofort einsatzbereit. Um optimale und zuverlässige Prognosen zu erstellen, benötigen die Entwickler jedoch möglichst detaillierte Materialkenndaten und Informationen zur Geometrie des Moduls, das getestet werden soll. »Unser Verfahren bietet keinen Massentest von der Stange, sondern wird individuell auf den jeweiligen Kunden abgestimmt«, erklärt Fromm. Anhand ihrer Berechnungen können die Forscher dann nicht nur Aussagen zur voraussichtlichen Lebensdauer treffen. Es lassen sich auch Verbesserungspotenziale hinsichtlich Geometrie und Material aufzeigen oder die Auswirkungen von unterschiedlichen Materialien auf die mechanischen Spannungen im Modul vorhersagen.

Über Fraunhofer

Fraunhofer ist die größte Forschungsorganisation für anwendungsorientierte Forschung in Europa. Unsere Forschungsfelder richten sich nach den Bedürfnissen der Menschen: Gesundheit, Sicherheit, Kommunikation, Mobilität, Energie und Umwelt. Und deswegen hat die Arbeit unserer Forscher und Entwickler großen Einfluss auf das zukünftige Leben der Menschen. Wir sind kreativ, wir gestalten Technik, wir entwerfen Produkte, wir verbessern Verfahren, wir eröffnen neue Wege. Wir erfinden Zukunft.

Über Fraunhofer IWM

Das Fraunhofer IWM ist Ansprechpartner für die Industrie und für öffentliche Auftraggeber im Bereich der Zuverlässigkeit, Sicherheit, Lebensdauer und Funktionalität von Bauteilen und Systemen. Wir helfen Ihnen, die Eigenschaften von Werkstoffen und Bauteilen für die im Einsatz auftretenden Belastungen und die geforderten Funktionen optimal einzustellen, und entwickeln innovative Fertigungsschritte.

Mission und Ziele des  Fraunhofer IWM

Die Fraunhofer-Gesellschaft fördert und betreibt international vernetzt anwendungsorientierte Forschung zum unmittelbaren Nutzen für die Wirtschaft und zum Vorteil für die Gesellschaft.

Das Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM charakterisiert, simuliert und bewertet das Verhalten von Werkstoffen, Bauteilen und Systemen unter dem Einfluss äußerer Kräfte in unterschiedlichen Umgebungen. Für Unternehmen und öffentliche Auftraggeber erarbeitet das Fraunhofer IWM Lösungen, die die Sicherheit, Zuverlässigkeit, Lebensdauer und Funktionalität von technischen Bauteilen und Systemen verbessern. Damit leistet das Fraunhofer IWM wichtige Beiträge zur Wirtschaftlichkeit, Ressourcenschonung und Energieeffizienz und trägt somit zur Wettbewerbsfähigkeit der Region, Deutschlands und Europas bei.

Das Fraunhofer IWM stellt an sich selbst höchste wissenschaftliche Anforderungen und ist in seinen Kernkompetenzen Werkstoff- und Bauteilcharakterisierung, Werkstoffmodellierung und Simulation sowie Grenzflächen- und Oberflächentechnologie führend. Seinen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern bietet das Fraunhofer IWM ein hohes Maß an Gestaltungsspielraum, fördert sie in ihrer wissenschaftlichen und unternehmerischen Qualifizierung und in ihrer persönlichen Entwicklung.

Quelle und weitere Informationen unter www.iwm.fraunhofer.de

Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM

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Kontakt: Alexander Fromm | Telefon +49 761 5142-134 | alexander.fromm@iwm.fraunhofer.de

Presse: Katharina Hien | Telefon +49 761 5142-154 | katharina.hien@iwm.fraunhofer.de

Weltrekord-Solarzelle mit 44,7 Prozent Wirkungsgrad

Autor: solarstrombauer (Helmut Thomas)

Presseinformation 22/13 vom 23. September 2013 des Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE erzielte gemeinsam mit Soitec, CEA-Leti und dem Helmholtz Zentrum Berlin einen neuen Weltrekord für die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrischen Strom. Die Rekordsolarzelle basiert auf einer neuen Solarzellenstruktur mit vier Teilsolarzellen. Nach kaum mehr als drei Jahren Forschung konnte ein neuer Rekordwirkungsgrad von 44,7 Prozent bei einer 297-fachen Konzentration des Sonnenlichts gemessen werden. Dies bedeutet, dass 44,7 Prozent der gesamten Energie im Sonnenspektrum, vom ultravioletten Licht bis hin zu langwelliger Wärmestrahlung, in elektrische Energie umgewandelt wird. Ein bedeutender Schritt hin zu einer weiteren Kostensenkung für Solarstrom und auf dem Weg zur 50 Prozent Solarzelle.

Bereits im Mai 2013 hatte das deutsch-französische Team aus Fraunhofer ISE, Soitec, CEA-Leti und Helmholtz Zentrum Berlin eine Solarzelle mit 43,6 Prozent Wirkungsgrad veröffentlicht. Daran anknüpfend führten weitere intensive Forschungsarbeit und Optimierungsschritte zum vorliegenden Weltrekord von 44,7 Prozent.

Derartige Solarzellen werden in der Konzentrator-Photovoltaik (CPV) eingesetzt, einer Technologie, die an den sonnenreichen Standorten der Welt doppelt so hohe Wirkungsgrade wie konventionelle Solarkraftwerke ermöglicht. Aus der Weltraumtechnologie kommend, hat sich der Einsatz von sogenannten III-V Mehrfachsolarzellen durchgesetzt, um höchste Wirkungsgrade bei der Umwandlung des Sonnenlichts in Strom zu realisieren. Bei Mehrfachsolarzellen werden mehrere Zellen aus unterschiedlichen III-V-Halbleitermaterialien übereinander gestapelt. Die einzelnen Teilsolarzellen absorbieren unterschiedliche Spektralbereiche des Sonnenlichts.

»Wir sind überglücklich und stolz auf unser Team, das seit drei Jahren an dieser Vierfachsolarzelle arbeitet«, sagt Dr. Frank Dimroth – Abteilungs- und Projektleiter für das Entwicklungsvorhaben am Fraunhofer ISE. »Diese Vierfachsolarzelle enthält unser über viele Jahre angesammeltes Wissen. Neben verbessertem Material und optimierter Struktur spielt vor allem ein neues Verfahren, das Wafer-Bonden, eine zentrale Rolle. Mit diesem Verfahren verbinden wir zwei Halbleiterkristalle miteinander, die aufgrund unterschiedlicher Kristallgitter nicht aufeinander passen. So können wir die optimale Halbleiterkombination für höchsteffiziente Solarzellen herstellen.«

»Dieser Weltrekord, mit dem wir in weniger als vier Monaten unseren Wert um einen Prozentpunkt erhöhen konnten zeigt das ungeheure Potenzial unseres Vierfachsolarzellen-Designs, das auf der Bonding-Technik und der Erfahrung von Soitec basiert«, sagt André Auberton-Hervé, Vorstandsvorsitzender und Geschäftsführer von Soitec. »Er bestätigt die Beschleunigung unserer Roadmap hin zu höheren Wirkungsgraden, ein Schlüsselfaktor für die Wettbewerbsfähigkeit unserer eigenen CPV-Systeme. Wir sind sehr stolz auf dieses Ergebnis, ein Beweis für eine erfolgreiche Kooperation«

»Dieser neue Rekordwert bestärkt uns in unserem Ansatz der Bonding-Technik, die wir im Rahmen unserer Kooperation mit Soitec und dem Fraunhofer ISE entwickelt haben. Wir sind sehr stolz auf dieses neue Ergebnis, das den eingeschlagenen Weg der Entwicklung zukunftsweisender Prozesstechnologie für Solarzellen aus III-V Verbindungshalbleitern bestätigt«, so Leti-Geschäftsführer Laurent Malier.

Konzentratormodule werden von der Firma Soitec (gestartet in 2005 unter dem Namen Concentrix Solar als Ausgründung des Fraunhofer ISE) produziert. Diese besonders effiziente Technologie wird in solaren Kraftwerken in sonnenreichen Gebieten der Erde mit hoher Direktstrahlung eingesetzt. Soitec hat Konzentratorphotovoltaik-Kraftwerke in 18 Ländern gebaut, u.a. in Italien, Frankreich, Südafrika, und Kalifornien.

Über Fraunhofer ISE
Mit rund 1300 Mitarbeitern ist das in Freiburg angesiedelte Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE das größte europäische Solarforschungsinstitut. Das Fraunhofer ISE setzt sich für ein nachhaltiges, wirtschaftliches, sicheres und sozial gerechtes Energieversorgungssystem ein. Es schafft technische Voraussetzungen für eine effiziente und umweltfreundliche Energieversorgung, sowohl in Industrie- als auch in Schwellen- und Entwicklungsländern. Hierzu entwickelt das Institut Materialien, Komponenten, Systeme und Verfahren in insgesamt acht Geschäftsfeldern: Energieeffiziente Gebäude und Gebäudetechnik, Angewandte Optik und funktionale Oberflächen; Solarthermie; Silicium-Photovoltaik; Photovoltaische Module und Systeme; Alternative Photovoltaik-Technologien; Regenerative Stromversorgung; Wasserstofftechnologie. Das Institut verfügt über mehrere akkreditierte Testzentren.        Weitere Informationen: www.ise.fraunhofer.de

Kontakt:
Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE
Heidenhofstraße 2
79110 Freiburg
Press and Public Relations
Karin Schneider
Phone +49 761 4588-5150

Über SOITEC
Soitec ist ein internationaler Marktführer in der Entwicklung und Herstellung neuartiger Materialien für die Halbleiterindustrie und ein Vorreiter im Bereich Energie und Elektronik. Soitec stellt unter anderem Substrate für die Mikroelektronik, wie etwa SOI (Silicon-on-Insulator), und Konzentrator-Photovoltaik-Systeme her. Soitecs Schlüsseltechnologien sind Smart Cut™, Smart Stacking™ und Concentrix™. Außerdem verfügt das Unternehmen über besondere Expertise im Bereich Epitaxie. Diese Produkte finden Anwendung in der Verbraucherelektronik, mobilen Geräten, Mikroelektronik, Telekommunikation sowie in der Automobilelektronik, in der Beleuchtung und in Solarkraftwerken. Soitec verfügt über Produktionsanlagen und Forschungszentren in Frankreich, Singapur, Deutschland und den Vereinigten Staaten. Weitere Informationen: www.soitec.com.

Kontakt:

Soitec

International Media Contacts (trade press)

Camille Darnaud-Dufour
Phone +33 (0)6 79495143

Über CEA-Leti
Leti ist ein Institut des CEA, einer französischen Forschungs- und Technologieorganisation mit Aktivitäten im Bereich Energie, IT, Gesundheitswesen, Verteidigung und Sicherheit. Der Schwerpunkt des Instituts liegt auf Innovationen und Technologietransfer an die Industrie. Leti ist spezialisiert auf Nanotechnologien und deren Anwendung, von drahtloser Kommunikation über Biologie und Gesundheitswesen bis zur Photonik. NEMS und MEMS stehen im Mittelpunkt der Arbeit. Als zentrale Einrichtung auf dem MINATEC Campus verfügt CEA-Leti über 8000 m² modernster Reinraumfläche für 200mm und 300mm Wafer. Das Institut beschäftigt 1700 Wissenschaftler und Ingenieure, einschließlich 320 Doktoranden und 200 Mitarbeitern aus Partnerfirmen. CEA-Leti verfügt über mehr als 2200 Patentfamilien. Weitere Informationen: www.leti.fr

Kontakt:
CEA Leti
Pierre-Damien Berger
Phone +33 4 38 78 02 26
Agency:
Phone +33 6 64 52 81 10

Über das Helmholtz Zentrum Berlin (HZB)
Ein Teil der Zellen-Technologie wurde am Helmholtz Zentrum Berlin (HZB) in der Arbeitsgruppe um Prof. Thomas Hannappel, heute TU Ilmenau, entwickelt. Das HZB besitzt große Expertise im Bereich der Dünnschicht-Photovoltaik, Solaren Brennstoffe sowie in der materialwissenschaftlichen Grundlagenforschung mit Energiebezug. Das HZB betreibt dafür die Neutronenquelle BER II und die Synchrotronquelle BESSY II, die auch von jährlich rund 3000 Gästen genutzt werden. Aktuell entsteht an BESSY II das „Energy Materials In-Situ Laboratory” (EMIL), das ab 2015 einzigartige Möglichkeiten bietet, um Solarzellen der nächsten und übernächsten Generation zu entwickeln. Um den Technologietransfer im Bereich der Photovoltaik zu beschleunigen, gründete das HZB gemeinsam mit Partnern das PVcomB. Weitere Informationen: www.helmholtz-berlin.de

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