Von Jessica Schwarz
Das Bewusstsein für erneuerbare Energien ist in der Gesellschaft verankert, doch trotzdem zögern viele Bürger und Unternehmen vor dem Schritt zur Eigenversorgung und hin zur Energiewende. Neue Technologien können die Entscheidung erleichtern. Ein Beispiel dafür ist eine Entwicklung eines Firmenkonsortiums aus f solar, Schlenk AG und Kuraray Europe, das mit dem Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik (CSP) koopriert. Der Verbund hat eine Methode entwickelt, um elektrische und optische Verluste bei Solarmodulen zu verringern und damit den Gesamtertrag zu maximieren.
Die Module sollen so trotz sinkender Vergütung rentabel und attraktiver für den Verbraucher werden: „Die große Nachfrage der Industrie hat die Entwicklung angestoßen“, so Clemens Homann, Gruppenleiter der Presse- und Öffentlichkeitsarbeit am Fraunhofer Institut. „Aufgrund der stetig sinkenden staatlichen Vergütungen gewinnt die Optimierung des Eigenverbrauchs bei der Rentabilitätsbetrachtung zunehmende Bedeutung.“
„Wegen begrenzter Dachflächen rücken in Zukunft ‚Hochleistungsmodule‘ in den Mittelpunkt des Interesses“, begründet Thomas Zimmermann, Produkt Manager Photovoltaik bei der Schlenk AG, die Notwendigkeit zur Optimierung der Solarmodule. Das Fraunhofer CSP entwickelte somit eine neuartige Methode, die einzelne Komponenten untersucht und bewertet. Die exakte Abstimmung der einzelnen Elemente führt zu einer Effizienzsteigerung von über fünf Prozent des neuen Gesamtsystems, heißt es.
„Bestmögliche Kombination zur Effizienzsteigerung“
Um die Verluste so gering wie möglich zu halten, kommt ein nur zwei Millimeter dünnes, besonders eisenarmes Solarglas zum Einsatz. Dieses Frontglas ist mit einer Antireflexbeschichtung ausgestattet und bietet eine Energiedurchlässigkeit von rund 94 Prozent. Sie ist geeignet für Silizium-Solarzellen, die weltweit das Standardmodell sind. Beim sogenannten photoelektrischen Effekt, also der Umwandlung von Sonnenlicht in elektrischen Strom, wird im Halbleiter durch die Absorption von Licht eine elektrische Spannung aufgebaut. Diese kann der Verbraucher zur Stromversorgung nutzen.
Der Wärmewiderstand bei einem Solarmodul mit extrem dünnem Glas ist sehr niedrig. So kann viel mehr Sonnenlicht in Strom umgewandelt werden als bei einem Standardglas, was wiederum geringere Wirkungsverluste bedeutet. Kombiniert wurde dieses Glas mit zwei Polyvinylbutyral-Kunststoff-Folien (PVB-Folien). Zum Einsatz kommt eine UV-durchlässige PVB-Folie als Frontverkapselung. „Sie bietet durch die UV-Transparenz eine hohe und dauerhafte Festigkeit und eine hervorragende Resistenz gegenüber Wärme, UV-Licht und Feuchtigkeit“, erklärt Bernd Koll vom Technischen Marketing der Kuarary Europe GmbH.
Eine zweite PVB-Folie reflektiert das Sonnenlicht über einen breiten Wellenlängenbereich und verkapselt das Modul von der Rückseite. „Der besonders hohe Weißgrad der Folie sorgt für eine deutlich verbesserte Moduleffizienz und somit für eine höhere Energieausbeute“, so Koll. Unter Verwendung dieser Folienkombination kann das Lichtspektrum besser genutzt und somit die Energie optimal ausgeschöpft werden.
Für die Umwelt und den Geldbeutel
Thomas Zimmermann von Schlenk sieht einen weiteren Vorteil in dem neuen System: Bisher verwendete Verbinder schatten die aktive Zelloberfläche ab. Der Verbinder seiner Firma verfügt jedoch über eine Silberoberfläche mit Längsrillen, die das einfallende Sonnenlicht reflektieren und auf die Solarzelle zurückwerfen. „So können wir bis zu 90 Prozent der abgeschatteten Fläche für die Stromerzeugung nutzen. Die Leistung eines Moduls kann damit um bis zu drei Prozent gesteigert werden“, so Zimmermann.
Verluste durch Schatten werden weitgehend eingeschränkt; nahezu mit der kompletten Fläche kann Strom erzeugt werden. „Wir konnten zeigen, dass die optischen Verluste bei den kombinierten Modulen mit zwei Millimeter dünnen, antireflexbeschichteten Gläsern, besonderen UV-durchlässigen PVB sowie LHS-Verbindern fast 40 Prozent gegenüber einem Standardmodul reduziert werden konnten“, erklärt Jens Schneider, Leiter des Modultechnologiezentrums des Fraunhofer CSP. Der Umstieg auf grünen Strom lohnt sich also, für die Umwelt und für den Geldbeutel.
Vor allem beim eigenen Konsum profitiert der Verbraucher vom grünen Strom, denn der Strompreis für Kohle-oder Atomstrom aus der Steckdose liegt momentan bei circa 28 Cent pro Kilowattstunde (kWh). Für Ökostrom rechnet man dagegen nur zwischen 12 und 15 Cent pro kWh. Mit dem geplanten Speicherausbau wird er noch rentabler, schätzen die Experten.
