Eine effizientere Solarenergie erreichen
Sonnenstrahlen unter Verwendung einer Linse auf einem Stück Papier zu bündeln und dieses in Brand zu setzen mag an eine Spielerei von Kindern erinnern. Dieses Prinzip bildet jedoch die Grundlage für die Konzentration von Solarenergietechnologien, die auf Spiegel oder Linsen zurückgreifen, um die Sonnenenergie zu bündeln und diese für die Elektrizitätserzeugung in Dampf umzuwandeln. Diese Techniken haben das Potenzial, der EU dabei behilflich zu sein, die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern und schädliche Emissionen zu reduzieren. Bei der Konzentrator-Photovoltaik (CPV, Concentrator Photovoltaic )-Technologie werden Spiegel oder Linsen verwendet, um Sonnenlicht auf kleinen, jedoch hocheffizienten Solarzellen zu bündeln. Diese hocheffizienten CPV-Systeme sind jedoch nicht nur auf hocheffektive Solarzellen angewiesen, sondern benötigen ebenfalls hocheffiziente optische Bündelungs- sowie genaue Nachverfolgungssysteme. Das Projekt NGCPV (A new generation of concentrator photovoltaic cells, modules and systems) wurde eingerichtet, um die Effizienz solcher Systeme substanziell zu erhöhen und deren Kosten zu senken. Zwei neuartige CPV-Solarzellenstrukturen, die das Potenzial aufweisen, eine Umwandlungseffizienz von 50 % zu übertreffen, wurden von dem Konsortium erforscht: Solarzellen mit vier Schichten und Solarzellen mit Zwischenband. Zur Herstellung dieser neuartigen Zellstrukturen wurden im Zuge von NGCPV zwei neuartige Materialgruppen untersucht: Verdünnte Nitride und Quantennanostrukturen. Eine CPV-Anlage mit 50 kW wurde installiert und an das Netz angeschlossen. Diese wurde verwendet, um Strahlungsparameter und klimatische Bedingungen zu evaluieren und um die Entwicklung von Zertifizierungsverfahren zu unterstützen. Basierend hierauf entwickelten Investigatoren ebenfalls Regeln für die Leistungsprognose. Es wurden Instrumente für die Beschreibung von CPV-Zellen, -Modulen und -Systemen für Tests innerhalb und außerhalb von Gebäuden entwickelt, um die Leistung bei verringerten Kosten zu verbessern. Parallel dazu entwickelten Forscher Solarzellen, die auf Halbleiternanostrukturen einschließlich „Multiple Quantum Wells“ und „Quantum Dots“ basieren. Durch die Anwendung von gebündeltem Licht auf diese Strukturen wurde die Leerlaufspannung dieser Zellen über die ursprünglichen Erwartungen hinaus verbessert. Die CPV-Technologie stellt für die Industrien Europas und Japans eine bedeutende Gelegenheit dar, im Bereich der Zukunftstechnologien für die Erzeugung von Solarenergie eine weltweit führende Rolle einzunehmen. Die Projektergebnisse verleihen der effizienten Low-CPV-Technologie durch die Beschreibung von Instrumenten, welche die Optimierung von Materialien, Subkomponenten und Energiekraftwerken unterstützen, großen Aufschwung. Aus diesem Grund wird die NGCPV-Technologie die Umsetzung der Solarenergie als erneuerbare und saubere Alternative für fossile Brennstoffe beschleunigen.
Schlüsselbegriffe
Solarenergie, Solarzellen, Elektrizität, gebündelte Sonnenenergie, Konzentrator-Photovoltaik
