FREIBURG (pd). Solarenergie ist der Schlüssel zur Lösung der Energiefrage, sie ist ein wesentlicher Motor für die Beschleunigung der Energiewende. Große Solarkraftwerke auf der Basis von Höchstleistungssolarzellen spielen aufgrund ihrer hohen Wirtschaftlichkeit vor allem in sonnenreichen Regionen hierbei eine zunehmend wichtige Rolle. Für die erfolgreiche Entwicklung und Markteinführung der Konzentrator-Photovoltaik sind Hansjörg Lerchenmüller, Dr. Andreas W. Bett und Dr. Klaus-Dieter Rasch für den Deutschen Zukunftspreis 2011 nominiert.

Das Prinzip der Konzentrator-Photovoltaik nutzt Mehrfach-solarzellen aus III-V Halbleitermaterialien, die aus dem Sonnenlicht doppelt so viel elektrische Energie gewinnen wie dies auf Basis von Silicium möglich ist. Um die in ihrer Herstellung teuren Zellen kosteneffizient zu nutzen, setzen die Forscher auf optische Konzentration. Spezielle Linsen, die das Sonnenlicht 500fach bündeln, werden den Mehrfachsolar-zellen vorgelagert, Zellen und Linsen in einem Modul zusammengefasst. Auf Nachführsystemen installiert folgen die Module zweiachsig dem direkten Sonnenlicht.

»Mit den Spitzenwirkungsgraden der Konzentrator-Photovoltaikmodule von 30 % werden Solarkraftwerke sehr schnell wirtschaftlich und das Potenzial dieser Technologie ist noch lange nicht ausgeschöpft«, so Dr. Andreas Bett, Bereichsleiter Materialien – Solarzellen und Technologie sowie stellvertretender Institutsleiter am Fraunhofer ISE. Sein Forscherteam arbeitet kontinuierlich an der weiteren Optimierung von Zellen, Modulen und Systemen.

Die immer höheren Laborwirkungsgrade der Mehrfachsolarzellen werden zeitnah vom Industriepartner AZUR SPACE in Heilbronn in die industrielle Fertigung übertragen. Das zunächst auf Weltraumsolarzellen spezialisierte Unternehmen ist heute auch führend in der Herstellung der terrestrischen Variante von Mehrfach-solarzellen. »Der zunehmenden Marktdynamik folgend haben wir unsere Zellproduktion für Solarkraftwerke im letzten Jahr verdoppelt und dieser Trend hält an«, so Dr. Klaus-Dieter Rasch, Geschäftsführer der AZUR SPACE Solar Power GmbH.

Den Schritt von der Modulentwicklung im Labor in die industrielle Fertigung vollzog vor sechs Jahren ein Spin Off des Fraunhofer ISE, das heute zu Soitec, einem internationalen Marktführer in der Halbleiterindustrie gehört. Es zählt zu den weltweit führenden Firmen in der Konzentrator-Photovoltaik, deren Märkte sich vor allem in sonnenreichen Regionen mit viel direktem Sonnenlicht finden. »Eine Verdopplung der solaren Einstrahlung bedeutet eine Halbierung der Stromgestehungskosten«, so Spin Off-Gründer Hansjörg Lerchenmüller, heute Senior Vice President bei Soitec. »Der hohe Zellwirkungsgrad in Verbindung mit den gleichzeitig geringen Materialkosten sichert uns einen klaren Wettbewerbsvorteil bei Kraftwerken im Sonnengürtel. « Soitec Solar hat bereits über drei Megawatt Leistung in Kraftwerken im Süden Europas, Südafrika und den USA installiert. In den USA errichtet das Unternehmen in Kürze eine weitere Modulfabrik, mit einer Produktionskapazität von 200 Megawatt. Auch in Marokko gibt es konkrete Pläne für den Aufbau von Konzentratorkraftwerken.