Am heutigen Tag der Sonne lohnt sich ein Blick auf den Status quo und aktuelle Entwicklungen der Photovoltaik: Es werden immer mehr Photovoltaikanlagen zugebaut und auch die Forschung liefert bedeutende Erfolge – etwa in der Effizienzsteigerung und Materialentwicklung. Dabei zeigt sich, dass die Sonnenenergie unerlässlich für eine erfolgreiche Energiewende ist.

Aktuell sind in Deutschland laut Bundesverband Solarwirtschaft rund fünf Millionen Photovoltaikanlagen in Betrieb. Sie erreichen eine Gesamtleistung von mehr als 100 Gigawatt. Dank des anhaltenden Ausbaus tragen die installierten Photovoltaikanlagen inzwischen zu einem hohen Anteil an der öffentlichen Nettostromerzeugung bei: 2024 lag der Wert bei 14 Prozent.

Um in Deutschland bis zum Jahr 2030 – wie es das Erneuerbare-Energien-Gesetzt (EEG) vorsieht – eine installierte Photovoltaikleistung von insgesamt 215 Gigawatt zu erzielen, je zur Hälfte auf Dächern und Flächen verteilt, muss der Ausbau weiter fortgesetzt werden. Hierbei spielt auch die Energieforschung eine wichtige Rolle. Denn zu einem nachhaltigen Ausbau tragen Erfolge aus Forschung und Entwicklung bei.

Kupfer statt Silber: Ressourcen für Hocheffizienz-Solarzellen einsparen

Im Projekt HIT beispielsweise entwickeln und evaluieren Verbundpartner aus Industrie und Forschung  innovative Lösungen für die Metallisierung von Silizium-Heterojunction-Solarzellen (eine aktuelle Hocheffizienz-Solarzelle). Ziel ist es unter anderem, den Silberverbrauch zu reduzieren, der benötigt wird, um Hocheffizienz-Solarzellen elektrisch zu kontaktieren. Denn Silber ist sowohl eine wertvolle Ressource als auch ein relevanter Kostenfaktor: Im vergangenen Jahr entfielen laut Silver Institute etwa 32 Prozent des weltweit industriell verwendeten Silbers auf die Photovoltaikbranche.

Forschende des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesystem (ISE) haben mit Blick auf einen deutlich geringeren Silberverbrauch nun einen Meilenstein im Projekt erzielt – mithilfe einer innovativen Metallisierung, bei der vermehrt Kupfer statt Silber zum Einsatz kommt. So konnten sie erfolgreich eine Hocheffizienz-Solarzelle herstellen, die einen Silberverbrauch von lediglich 1,4 Milligramm pro Watt Leistung aufweist. Zur Einordnung: Ein Silberverbrauch von weniger als 2 Milligramm pro Watt Leistung wird als langfristiges Ziel für eine nachhaltige Photovoltaik-Produktion angesehen.

Hochpräzise strukturiert per Laser: Feingewebe-Siebe für die Metallisierung von Solarzellen

Im Projekt Laser2Screen entwickeln Industriepartner zusammen mit dem Fraunhofer ISE optimierte Technologien und Prozesse zur Laserstrukturierung von Schablonen und Sieben. Diese sind für die Produktion von Solarzellen essenziell. Zwischenzeitlich haben die Forschenden sehr vielversprechende Ergebnisse erzielt. Das Forschungsteam des Fraunhofer ISE und von Pulsar Photonics hat eine neue Laseranlage entwickelt, die zur digitalen Strukturierung von Feingewebe-Sieben und Metallfolien-Schablonen dient. Die Laseranlage nutzt Ultrakurzpulslaser und präzise 3D-Scantechnologie, um extrem feine Strukturen mit Öffnungen von nur 2 Mikrometern zu erzeugen. Das findet sonst nur in Asien statt. Das Projekt Laser2Screen unterstützt damit die Resilienz des heimischen Maschinenbaus.