Solarzellen: Stand und Perspektiven

Präsentation zum Thema: "Solarzellen: Stand und Perspektiven"—  Präsentation transkript:

1 Solarzellen: Stand und Perspektiven
27 /05/03 Solarzellen: Stand und Perspektiven M.Ch.Lux-Steiner, Hahn-Meitner-Institut, Berlin

2 Energie pro Person (weltweit) 2000 W/a
Energieverbrauch: Strategie 27 /05/03 [ Alex Arter, IEA - PVPS: Task IX ] ; [ Imboden, ETHZ,Switzerland ] Energie pro Person (weltweit) W/a

3 Ressourcen und Energieverbrauch
27 /05/03 Globale Energie- Ressourcen Öl Erd- gas Kohle Uran Jährlicher Energie-verbrauch Jährliche Energie der Solarstrahlung Solarenergiekonversion heute (kleiner Punkt)

4 PV- Marktsegmente in 1997 - 98 - 99 - 2000
27 /05/03 TOTAL - VOLUME : 279 MW - Yearly Growth : +40% - CUMUL : 1388 MW Quelle: A. Ricaud, Cythelia Strom kosten in 2000 3,23 €/kWh 2,38 €/kWh 0,68 €/kWh 0,35 €/kWh

5 Stromversorgung: Strategie
27 /05/03

6 Funktionsprinzip einer Solarzelle
27 /05/03 Ort der Ladungsträger- erzeugung Energetische und örtliche Ladungsträger- trennung

7 Empfindlichkeit von Solarzellen abhängig vom Basismaterial
27 /05/03

8 Wafertechnologie: Zellen und Module
27 /05/03 III-V- Konzentratorzellen [G.Willeke, ISE-FhG Freiburg] Silicium Silicium InGaP/InGaAs/ Ge  = 36.5 % (Sharp) C =100 Sonnen  =  % (BP, Sunpower, Sanyo) + + + +

9 Technische Entwicklung der Photovoltaik - Materialforschung
27 /05/03 Material - Einsatz herkömmlich Dünnschichtzelle 100x dünner Materialreduktion je nach Basismaterial (ohne Verkapselung) , kg für 20 qm PV (ca .2kW) Quelle: K.Lips, Hahn-Meitner Institut

10 Technische Entwicklung der Photovoltaik - Prozeßentwicklung
27 /05/03 Herkömmliche Modulherstellung Roll-to-Roll Prozeß Kristallziehen Sägen Dotieren Kontaktieren Serienverschalten Metallrückkontakt Plasmadeposition von Silizium Transparenter Frontkontakt Flexibles Substrat In-line Serienverschalten Quelle: K.Lips, Hahn-Meitner Institut

11 Typen von Dünnschicht-Solarzellen und PV-Modulen
27 /05/03 Cu(In,Ga)(S,Se)2  = 14,2 % (Showa Shell) area = 30 x30 cm2 Mikromorphes Silizium ZnO Light glass TCO n Ag p i µc-Si:H a-Si:H  =10.3 % (FZJ/ RWE Shott) area = 64 cm2 CdTe Fertigung Pilotierung Forschung

12 Photovoltaik : Produktionskosten / Energierücklaufzeiten
27 /05/03 hellblaue Balken = gemittelte Kosten aus mehrere Studien Energierücklaufzeiten Energierücklaufzeiten [Jahre]

13 Photovoltaik: Produktionsmengen und Preis
27 /05/03 1999 2000 102 420 157 82 95 25 202 MWp 287 MWp Mono-Si Multi-Si Dünnschicht: a-Si-H 2010 1400 MWp 560 140 280 28 Neue Dünnschichten: CdTe, CIS Quelle: A. Ricaud, Cythelia

14 ??? ??? Photovoltaik: Lernkurven für PV-Module 27 /05/03
Quelle: A. Ricaud, Cythelia

15 Ausblick: Solarzellen von morgen und übermorgen
27 /05/03 Keimschicht Glas /Metall NT-Emitter Epitaxie-Schicht poly-Si mit neuen Materialien Dünnschicht- PV-Module auf Wafer Effiziente kostengünstige Zellen Hocheffiziente Zellen auf Billig-Substraten mit neuen Konzepten a-Si:H ZnO 1 µm Mo CIGSSe CdS ZnO Glas Höchsteffiziente Tandemzellen auf Billig-Substraten 10µm

16 hoch effizient langzeitstabil kostengünstig umweltverträglich
Zusammenfassung und Ausblick: Technische Weiterentwicklung der Photovoltaik langfristig mit dem Ziel Strom zu produzieren. 27 /05/03 hoch effizient langzeitstabil kostengünstig umweltverträglich grossflächig