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Auszeichnungen

Freiburg, 19. Mai 2010 - Dr. Andreas Bett und Dr. Frank Dimroth vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg entwickeln Lösungen, um Strom aus Sonnenlicht in Zukunft billiger und effizienter zu machen. Hierzu arbeiten sie mit ihrem Team seit mehr als zehn Jahren an Solarmodulen, die das Sonnenlicht 500-fach auf winzige Solarzellen konzentrieren. Diese Vorgehensweise reduziert die Fläche des benötigten Halbleitermaterials und ermöglicht den Einsatz von neuartigen Solarzellen, die besonders effizient Sonnenlicht in elektrischen Strom umwandeln.

Dr. Andreas Bett (links) und Dr. Frank Dimroth (rechts) erhalten für die Entwicklung von hocheffizienten Mehrfachsolarzellen und Konzentratormodulen den Joseph-von- Fraunhofer-Preis 2010. ©Fraunhofer/Dirk Mahler

Große Beachtung haben die Freiburger Forscher im vergangenen Jahr für die Entwicklung einer sogenannten metamorphen Dreifachsolarzelle mit einem Rekordwirkungsgrad von 41,1 Prozent erfahren. Ergänzt durch eine spezielle Linsenoptik werden die höchsteffizienten Mehrfachsolarzellen in nunmehr marktreif entwickelten Konzentratormodulen eingesetzt. Hierfür nehmen Dr. Andreas Bett und Dr. Frank Dimroth in Leipzig heute die höchste Auszeichnung der Fraunhofer-Gesellschaft, den Joseph-von-Fraunhofer-Preis 2010, entgegen.

Optimierung von Optik und Material

»Wir ersetzen teures Halbleitermaterial durch günstige Optiken. Zusätzlich verwenden wir höchsteffiziente Solarzellen und reduzieren damit die Stromkosten«, erläutert Dr. Andreas Bett, Leiter der Abteilung »Materialien – Solarzellen und Technologien«. Mit Hilfe dieser Technologie lässt sich mehr Leistung pro Fläche erzeugen als in herkömmlichen Systemen. Unter günstigen Bedingungen könnten Stromkosten von zehn bis fünfzehn Cent pro Kilowattstunde in Süd-Europa möglich sein.

Wegen der konzentrierenden Optik müssen Konzentratorsysteme dem Stand der Sonne nachgeführt werden. Sie nutzen nur den direkten Anteil des Sonnenlichts. Strahlung, die an Wolken oder Wassertröpfchen gestreut wird, kann nicht umgewandelt werden. Deshalb eignen sie sich nicht für den Einsatz in Deutschland oder auf Hausdächern, sondern vielmehr für große, kommerzielle Solarkraftwerke z.B. im sonnenreichen Süd-Europa. Die zweiachsige Nachführung der Systeme ermöglicht auch in den Morgen- und Abendstunden, wenn die Sonne tief am Himmel steht, eine hohe Leistung.

Konzentratorsysteme sind modular aufgebaut und im Bereich von Kilowatt und Gigawatt beliebig erweiterbar. Ein weiterer Pluspunkt: Der Kapitalbedarf und die Investitionen für den Aufbau einer automatisierten Massenfertigung sind vergleichsweise gering. Weiterhin ist es auch eine sehr grüne Technologie: Der Energieverbrauch für die Herstellung und Installation von Konzentratorsystemen amortisiert sich bereits in wenigen Monaten.

Vom Labor auf den Markt

Aus hocheffizienten Mehrfachsolarzellen versehen mit einer speziellen Optik haben die Freiburger Forscher und ihr Team das sogenannte FLATCON®-Konzentratormodul entwickelt. Der Wirkungsgrad dieser Module: 29 Prozent. Die Technologie wurde 2005 mit der Ausgründung der Firma Concentrix Solar GmbH kommerzialisiert. Concentrix betreibt heute mit mehr als 60 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern eine Fertigungslinie in Freiburg und liefert hochkonzentrierende Solarmodule nach Süd-Europa und in die USA. Bis dato hat das junge Unternehmen mehr als 600 Kilowatt an Konzentratorsystemen in Spanien installiert.

»Konzentratortechnologie fertigen ist wie Autos bauen«, sagt Dr. Frank Dimroth, Leiter der Gruppe »III-V – Epitaxie und Solarzellen« am Fraunhofer ISE, »durch die Massenfertigung sinken die Kosten und erst so kann eine neue Technologie ihr Potenzial voll entfalten. Langfristig rechnen wir damit, dass diese Technologie 20 bis 30 Prozent wirtschaftlicher sein wird als Siliciumtechnologie.« Um dieses Ziel zu erreichen, arbeitet am Fraunhofer ISE ein 50- köpfiges Team an der Optimierung vieler Teilaspekte des Systems, von der Solarzelle über die Messtechnik und Prozesstechnologie bis hin zu den Modulen.

Es soll gezeigt werden, wie die Systeme in großen Stückzahlen kostengünstig hergestellt werden können, und dass sie über einen Zeitraum von 20 Jahren zuverlässig Energie produzieren. Aktuell liegt der Wirkungsgrad für ein komplettes 5 kW Konzentratorsystem bei 25 Prozent. »Wir sind sehr stolz auf unsere junge Mannschaft, die sich mit einem unglaublichen Engagement für die Solarenergie einsetzt. Dass wir den Joseph-von-Fraunhofer- Preis verliehen bekommen, bestätigt unsere Motivation Solarenergie durch neue Technologien konkurrenzfähig zu machen«, so Dr. Andreas Bett.

Aus dem All auf die Erde

Ursprünglich wurden höchsteffiziente Mehrfachsolarzellen für den Einsatz im Weltraum entwickelt. Erst die Kombination der hocheffizienten Zellen mit den Fresnelllinsen, schuf in der Herstellung eine kostengünstigere Alternative, die auch auf der Erde eingesetzt werden konnte. In der Rekordzelle der Freiburger Wissenschaftler werden drei Teilzellen aus Galliumindiumphosphid, Galliumindiumarsenid und Germanium übereinander gestapelt. Jeder der III-V Verbindungshalbleiter verwertet einen anderen Wellenlängenbereich des Sonnenlichts. Die komplexe innere Struktur sieht man der hauchdünnen, nur wenige ?m dicken Solarzelle nicht an.

Über den 3 mm² kleinen Zellen bündeln spezielle Fresnelllinsen die einfallenden Sonnenstrahlen über 500-fach. Damit die Zellen nicht überhitzen, sind sie auf einen Kupferträger aufgebracht, der die Wärme verteilt. So ist es ausreichend, die Solarzelle nur passiv zu kühlen. »Wir erwarten, dass sich die Hocheffizienz-Konzentratortechnologie, zusätzlich zur Photovoltaik aus kristallinem Silicium und der klassischen Dünnschicht-Technologie, als dritte Technologie zur kosteneffizienten Erzeugung von Solarstrom in sonnenreichen Gebieten der Erde durchsetzt«, sagt Prof. Eicke R. Weber, Leiter des Fraunhofer ISE.

Hugo-Geiger-Preis 2010 für neuartiges Zellkonzept

Auch dem Physiker Nils Brinkmann, ehemaliger Diplomand am Fraunhofer ISE, wird auf der Fraunhofer-Jahrestagung in Leipzig ein Preis für herausragende angewandte Forschung verliehen. Seine Diplomarbeit zum Thema »Epitaxie durch Löcher – Prozessentwicklung und Charakterisierung« wird mit dem 3. Hugo-Geiger-Preis 2010 ausgezeichnet. Nils Brinkmann hat einen erweiterten Ansatz entwickelt, um konkurrenzfähigen Strom aus preiswerten photovoltaischen Modulen zu gewinnen.

Er kombiniert die Vorteile zweier technologischer Ansätze und ergänzt diese um eine entscheidende Neuerung: Dünnschichtsolarzellen, bei denen kostensparend ein Wafersubstrat mit einer sehr dünnen Schicht aus hochreinem Silicium versehen wird, werden auf der Rückseite mit stromableitenden Kontakten versehen. Das Entscheidende an diesem neuen Zellkonzept sind winzige Löcher, durch die epitaktische Schichten auf beiden Seiten der dünnen Siliciumgrundlage aufgewachsen werden.

Die Preise im Profil

Joseph-von-Fraunhofer-Preis – Forschen für die Praxis Seit 1978 verleiht die Fraunhofer-Gesellschaft alljährlich Preise für herausragende wissenschaftliche Leistungen ihrer Mitarbeiter, die anwendungsnahe Probleme lösen. Mehr als 200 Forscherinnen und Forscher haben diesen Preis inzwischen gewonnen. In diesem Jahr werden drei Preise mit jeweils 20 000 Euro vergeben. Hugo-Geiger-Preis – Wissenschaftlichen Nachwuchs fördern Mit diesem Preis werden hervorragende und anwendungsorientierte Diplom- und Doktorarbeiten ausgezeichnet – aus allen Forschungsbereichen der Fraunhofer-Gesellschaft.

Namensgeber ist der Staatssekretär und Schirmherr der Gründungsversammlung der Fraunhofer-Gesellschaft, Hugo Geiger. Kriterien der Beurteilung sind: wissenschaftliche Qualität, wirtschaftliche Relevanz, Neuartigkeit und Interdisziplinarität der Ansätze. Die Arbeiten müssen in unmittelbarer Beziehung zu einem Fraunhofer-Institut stehen oder dort entstanden sein. In diesem Jahr erhalten die drei Preisträger 5000, 3000 bzw. 2000 Euro.

Quelle: Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

Freiburg, 06. Mai 2010 - Die Kraft der Sonne kann uns helfen, auch zukünftig Energie in ausreichender Menge zur Verfügung zu haben. Die konzentrierte Kraft der Sonne hat aber auch einem jungen deutschen Wissenschaftler dazu verholfen, mit dem Preis der »Fondation Louis D« ausgezeichnet zu werden, dem höchst dotierten Wissenschaftspreis Frankreichs. Dr. Frank Dimroth vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg entwickelt Mehrfachsolarzellen mit Rekord-Wirkungsgraden. Die Preisübergabe erfolgt am 9. Juni 2010 im Institut de France in Paris.

Um Sonnenenergie wirtschaftlich nutzen zu können, arbeiten Forscherteams weltweit an Lösungen, um die Produktionskosten zu senken und die Wirkungsgrade für die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie zu erhöhen. Eine herausragende Variante haben Dr. Frank Dimroth und sein Team entwickelt: eine metamorphe Dreifachsolarzelle. Sie kann mehr Sonnenlicht in Strom umwandeln als viele andere Solarzellen und erzielt einen Rekordwirkungsgrad von 41,1 Prozent. Damit das gelingt stapeln die Forscher in einer Mehrfachsolarzelle aus III-V Verbindungshalbleitern drei Teilzellen übereinander, die jeweils einen begrenzten Wellenlängenbereich des Sonnenlichts besonders effizient umwandeln. Auf diese Weise lassen sich Wirkungsgrade erzielen, die etwa doppelt so

hoch sind wie diejenigen konventioneller Solarzellen auf der Basis von Silicium.

»Ich freue mich außerordentlich für mein Team und das ganze Institut über diesen herausragenden Forschungspreis und die damit verbundene internationale Anerkennung unserer Arbeit«, sagt Frank Dimroth. »Dieser Preis zeigt uns einmal mehr, dass wir auf dem richtigen Weg sind solare Technologien zu entwickeln. Konzentratorsysteme haben das Potenzial den Süden Europas schon in wenigen Jahren mit günstigem Sonnenstrom zu versorgen. Dies ist eine wichtige Zukunftsaufgabe, der wir uns stellen.«

Eine Mehrfachsolarzelle entsteht mit Hilfe ähnlicher Verfahren wie sie in der Halbleiterindustrie eingesetzt werden. »Wir arbeiten mit einem modernen Epitaxieverfahren, der sogenannten metallorganischen Gasphasenepitaxie«, erklärt Dr. Dimroth. Dabei werden die vielen Teilsolarzellen auf einem Germanium-Substrat sukzessive übereinander abgeschieden. Es entsteht eine hauchdünne, nur wenige ?m dicke Solarzellenstruktur, der man ihre komplexe innere Struktur mit bis zu 50 monokristallinen Einzelschichten nicht mehr ansieht.

Mit der Entwicklung des metamorphen Kristallwachstums haben Frank Dimroth und seine Kollegen es möglich gemacht, einen größeren Bereich an III-V Halbleiterverbindungen für das Wachstum von Mehrfachsolarzellen zu nutzen und damit die Solarzelle noch besser an das Sonnenspektrum anzupassen. Mehrfachsolarzellen wurden bislang im Weltraum eingesetzt, um Satelliten mit Energie zu versorgen. Um das hohe Wirkungsgradpotenzial auch für die regenerative Stromerzeugung auf der Erde zu nutzen, haben sich Frank Dimroth und seine Kollegen einen besonderen Aufbau ausgedacht: Sie entwickelten ein photovoltaisches Konzentratormodul, in dem Fresnel-Linsen das Sonnenlicht um einen Faktor 500 auf nur 3 mm2 große Tripel-Solarzellen fokussieren. So lässt sich die teure Halbleiterfläche verringern und der Einsatz von III-V Mehrfachsolarzellen für die Stromgewinnung in Regionen mit viel direktem Sonnenlicht wird attraktiv.

»Wir erwarten, dass sich die Hocheffizienz- Konzentratortechnologie, zusätzlich zur Photovoltaik aus kristallinem Silicium und der klassischen Dünnschicht- Technologie, als dritte Technologie zur kosteneffizienten Erzeugung von Solarstrom in sonnenreichen Gebieten der Erde durchsetzt«, sagt Prof. Eicke R. Weber, Leiter des Fraunhofer ISE.

Quelle: Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

Bonn, 08. April 2010 - Für herausragende innovative und kreative Leistungen bei der Verbreitung und Anwendung Erneuerbarer Energien verleiht EUROSOLAR e.V. auch in diesem Jahr den Deutschen und Europäischen Solarpreis. Bis zum 30. Juni 2010 nimmt EUROSOLAR Bewerbungen und Vorschläge entgegen. Die Übergabe der Preise erfolgt im Rahmen einer festlichen Verleihung.

EUROSOLAR e.V.

Die Solarpreise werden seit 1994 für herausragende Projekte und an Personen verliehen, die beispielhaft für die Nutzung Erneuerbarer Energien wirken. Um die Breitenwirkung Erneuerbarer Energien in der Vielfalt ihrer Anwendungsmöglichkeiten und bereiche zu erfassen, werden die Preise in mehreren Kategorien vergeben:

  • Städte/Gemeinden, Landkreise, Stadtwerke
  • Industrielle, kommerzielle oder landwirtschaftliche Betriebe/Unternehmen
  • Lokale oder regionale Vereine/Gemeinschaften
  • Solares Bauen und Stadtentwicklung
  • Medien
  • Transportsysteme
  • Bildung und Ausbildung
  • Sonderpreis für persönliches Engagement

In folgenden Kategorien werden außerdem mit Plaketten ausgezeichnet:

  • Eigentümer oder Betreiber von Anlagen zur Nutzung Erneuerbarer Energien
  • Schulen und Bildungseinrichtungen

Für den Europäischen Solarpreis werden der Jury neben den direkt eingegangenen Bewerbungen auch Vorschläge der verschiedenen EUROSOLAR-Sektionen vorgelegt, die auf den nationalen Ebenen eingereicht und prämiert wurden. Aus allen Bewerbungen werden dann die Preisträger des Europäischen Solarpreises ermittelt.

Quelle: Eurosolar

Niestetal, 20. April 2010 - Die Deutsche Energie-Agentur (dena) zeichnete die weltweit größte und CO2neutrale Solar-Wechselrichterfabrik der SMA Solar Technology AG (SMA) mit dem 1. Preis beim internationalen Energy Efficiency Award 2010 aus. Die Preisverleihung fand heute im Rahmen des World Energy Dialogue auf der Hannover Messe statt. Der international ausgeschriebene Preis würdigt Unternehmen, die beispielgebende Projekte zur Steigerung der Energieeffizienz umgesetzt und damit den Energieverbrauch merklich reduziert haben.

Bei der SMA Wechselrichter-Fabrik, die über eine Fläche von mehr als 18.000 Quadratmetern und eine Jahresproduktionskapazität von bis zu fünf Gigawatt verfügt, wurde eine größtmögliche Reduzierung des Energiebedarfs und eine äußerst effiziente Ausnutzung der eingesetzten Energie erreicht. So entspricht unter anderem die Gebäudehülle dem Niedrig-Energiehaus-Niveau. Durch Effizienzmaßnahmen im Produktionsprozess wurde der Energieverbrauch bei der Herstellung und den Testeinrichtungen erheblich gesenkt. Das Energie- und Gebäudekonzept der Fabrik schließt darüber hinaus eine optimale Tageslichtnutzung, eine intelligente Be- und Entlüftung sowie die Nutzung von Wärme- und Kältespeichern ein.

Zur Abdeckung des noch vorhandenen Strom- und Wärmebedarfs werden erneuerbare Energien eingesetzt: Eine gebäudeintegrierte Photovoltaik-Anlage mit rund 1,1 Megawatt Leistung und ein mit Biogas betriebenes Blockheizkraftwerk erzeugen CO2neutralen Strom. Für den darüber hinausgehenden Strombedarf in der Produktion wird zusätzlich Ökostrom bezogen; mittelfristig wird SMA die CO2-Bilanz aber durch den Zubau weiterer Photovoltaik-Anlagen in der Region ausgleichen.

Den Grundlastanteil der Wärme stellt ebenfalls das biogasbetriebene Blockheizkraftwerk zur Verfügung. Gleichzeitig wird die Abwärme des Kompressors genutzt, der die Druckluft für die Werkzeuge und Hebevorrichtungen in der Produktion erzeugt. Zusätzlicher Wärmebedarf wird mit Fernwärme vom nahegelegenen Müllheizkraftwerk bedient. Eine Absorptionskältemaschine nutzt schließlich die Wärme des Blockheizkraftwerks zur Kälteerzeugung.

Das eigens für die SMA Fabrik entwickelte Energiekonzept überzeugte die Jury, die über die Vergabe des Energy Efficiency Award entscheidet: "Um eine CO2neutrale Produktion zu realisieren, hat SMA gemeinsam mit Experten ein eigenes Energiekonzept entwickelt und umgesetzt, das verschiedene Energieträger auf intelligente Weise verknüpft, um Wärme, Kälte, Druckluft und Strom bedarfsgerecht zu erzeugen. Es nutzt vorhandene Synergien, steuert die Energieflüsse bedarfsgerecht und stimmt sie optimal aufeinander ab. Hinzu kommen der Einsatz modernster Technik und die Nutzung erneuerbarer Energien wie Sonne und Biogas zur Energiebereitstellung", heißt es in der Bewertung der Jury. "SMA erhält den 1. Preis für die Realisierung eines zukunftsweisenden Fabrikneubaus, der einen Standard für zukünftige Vorhaben setzt."

"Wir möchten mit unserer Wechselrichterfabrik demonstrieren, dass eine hochmodernde Industrieproduktion auf einem hohen technischen Niveau schon heute klimaneutral möglich ist. Die Fabrik soll ein Leuchtturmprojekt für den Ausbau erneuerbarer Energien und die Vermeidung von CO2-Emissionen sein", erklärt Günther Cramer, Vorstandssprecher der SMA Solar Technology AG. "Die Auszeichnung mit dem 1. Preis beim Energy Efficiency Award 2010 ist für uns eine weitere Bestätigung dafür, dass wir hier den richtigen Weg eingeschlagen haben."

Auch bei aktuellen und zukünftigen Bauvorhaben von SMA haben neben einer hohen Flexibilität in der Produktion Energieeffizienz und der Einsatz erneuerbarer Energien Priorität. So ist das neue Schulungsgebäude der SMA Solar-Akademie, das im Sommer 2010 fertiggestellt werden soll, als komplett energieautarkes Gebäude konzipiert. Und die geplante Standorterweiterung im neuen Industriegebiet Sandershäuser Berg, die mittelfristig die aktuellen Interimslösungen zur Produktionserweiterung ersetzen soll, sieht ein hoch effizientes und nachhaltiges Energiekonzept vor.

Quelle: Energy Efficiency Award

SolarWorld AG

Bonn, 24. März 2010 - SolarWorld hat bei einem internationalen Nachhaltigkeitsvergleich der Silicon Valley Toxics Coalition (SVTC) in den USA die höchste Punktzahl als bester Hersteller kristalliner Solartechnologie erhalten. Die regierungs- und unternehmensunabhängige US-Umweltorganisation hat dabei neben der Transparenz und der sozialen Verantwortung der Unternehmen die Nachhaltigkeit von Produktion und Lieferbeziehungen sowie den Verzicht auf den Einsatz umweltschädlicher Materialien bewertet. Nachdem der SolarWorld Konzern für seine nachhaltige Unternehmensführung in Deutschland bereits mehrmals ausgezeichnet worden ist, hat er damit auch in den USA Bestnoten erhalten.

Frank Asbeck: Keine Ausnahme für Umweltgifte in der Photovoltaik

„Nachhaltigkeit ist unser Geschäftsmodell und eine Verpflichtung gegenüber unseren Kunden“, sagt Dipl.-Ing. Frank H. Asbeck, Vorstandsvorsitzender der SolarWorld AG. „Mir ist wichtig, dass sich die Photovoltaikbranche an Kriterien der Nachhaltigkeit messen lässt. Saubere Technologien müssen auch sauber hergestellt werden.“

Die SolarWorld AG spricht sich daher gegen Bestrebungen aus, die Solarindustrie in Europa von den Anforderungen europäischer Umweltgesetzgebung auszunehmen. „Wir sind gegen eine Ausnahmeregelung bei der RoHS-Richtlinie der Europäischen Union, die die Verwendung gefährlicher Stoffe wie Schwermetalle in Elektrogeräten untersagen will. Bei einer Umweltrichtlinie eine Ausnahme gerade für eine Umwelttechnologie zu schaffen, wäre absurd“, so Frank H. Asbeck. Da es einigen Herstellern schwer fallen dürfte, die Anforderungen einer solchen konsequenten Richtlinie unmittelbar umzusetzen, schlägt die SolarWorld AG zeitliche Übergangsfristen vor. Eine vollständige Ausnahme wäre aber nicht tragbar, da dies dem nachhaltigen Ansehen der Branche bei den Verbrauchern mit Recht schaden würde.

Quelle: SolarWorld AG

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