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

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

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

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

4 TOTAL - VOLUME :279 MW-Yearly Growth: +40%- CUMUL : 1388 MW Quelle: A. Ricaud, Cythelia /05/03 PV- Marktsegmente in Strom kosten in ,38 /kWh3,23 /kWh0,68 /kWh0,35 /kWh

5 27 /05/03 Stromversorgung: Strategie

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

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

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

9 27 /05/03 Technische Entwicklung der Photovoltaik - Materialforschung herkömmlichDünnschichtzelle 100x dünner Material - Einsatz Materialreduktion je nach Basismaterial (ohne Verkapselung) 0, kg für 20 qm PV (ca.2kW) Quelle: K.Lips, Hahn-Meitner Institut

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

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

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

13 27 /05/03 Photovoltaik: Produktionsmengen und Preis MW p 287 MW p Mono-Si Multi-Si Dünnschicht: a-Si-H MW p Neue Dünnschichten: CdTe, CIS Quelle: A. Ricaud, Cythelia

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

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

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


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