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

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) 2000 W/a

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)

PV- Marktsegmente in 1997 - 98 - 99 - 2000 27 /05/03 TOTAL - VOLUME : 279 MW - Yearly Growth : +40% - CUMUL : 1388 MW Quelle: A. Ricaud, Cythelia 09 -09 -01 Strom kosten in 2000 3,23 €/kWh 2,38 €/kWh 0,68 €/kWh 0,35 €/kWh

Stromversorgung: Strategie 27 /05/03

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

Empfindlichkeit von Solarzellen abhängig vom Basismaterial 27 /05/03

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  = 18 ... 21 % (BP, Sunpower, Sanyo) + + + +

Technische Entwicklung der Photovoltaik - Materialforschung 27 /05/03 Material - Einsatz herkömmlich Dünnschichtzelle 100x dünner Materialreduktion je nach Basismaterial (ohne Verkapselung) 0,5 .... 2 kg für 20 qm PV (ca .2kW) Quelle: K.Lips, Hahn-Meitner Institut

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

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

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

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 09 -09 -01

??? ??? Photovoltaik: Lernkurven für PV-Module 27 /05/03 Quelle: A. Ricaud, Cythelia 09 -09 -01

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

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