Photovoltaik: von der Grundlagenforschung in die Anwendung

FAU-Materialwissenschaftler Prof. Dr. Christoph Brabec im Gespräch

Photovoltaik ist aus den nachhaltigen Energien nicht mehr wegzudenken. Ihr Vorteil: Sie kann auf fast allen Flächen eingesetzt, selbst in Fenster integriert werden. Auch die Nachrüstung von alten Gebäuden ist denkbar. Ihre Bedeutung wird in Zukunft weiterhin steigen. An der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) erforscht Prof. Dr. Christoph Brabec vom Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie), die Grundlagen dieser Technologie. Wie seine Ergebnisse erfolgreich in die Anwendung kommen, erklärt Prof. Brabec im Interview.

Herr Prof. Brabec, wie bedeutend ist die Photovoltaik für die nachhaltige Erzeugung von Strom?

Photovoltaik ist inzwischen weltweit eine systemrelevante Technologie zur Energieerzeugung – sie ist sogar diejenige mit der größten Wachstumsrate. In Deutschland laufen bereits acht bis zehn Prozent der Stromerzeugung über Photovoltaikanlagen. Das heißt: Bereits heute werden durch die Photovoltaik ungefähr 40 bis 50 Terrawattstunden an Strom hergestellt im Jahr. Weltweit liegt die Leistung, die weltweit installierten Photovoltaikanlagen erreichen können, bei etwa 630 Gigawatt Peak. Wenn die Ausbauraten weiterhin bei circa 100 Gigawatt Peak pro Jahr liegen, ist die Photovoltaik in wenigen Jahren im Terrawatt-Bereich angekommen. Damit spielt die Photovoltaik im Bereich der großen Stromerzeuger, wie beispielsweise Atomkraft, mit. Zudem genießt die Photovoltaik in der Bevölkerung von allen Energietechnologien die größte Akzeptanz.

Haben es von Ihren Forschungsergebnissen auf Grundlagenebene bereits welche in die Anwendung geschafft?

In einer Arbeitsgruppe an meinem Lehrstuhl, in Kooperation mit der Solarfabrik der Zukunft und dem HIERN forschen wir an vollständig gedruckten Photovoltaikmodulen – die sind ein insgesamt sehr grünes Produkt. Statt auf Siliziumbasis bestehen diese organischen Solarzellen aus speziellen halbleiterbasierten Polymeren sowie sogenannten Fullerenen – kohlenstoffbasierten Nanokügelchen, die aussehen wie ein Fußball, oder molekularen Halbleitern. Durch das Design von geeigneten Kompositen erreichen diese Solarzellen einen sehr hohen Wirkungsgrad. Und: Die Solarzellen können transparent, semitransparent oder auch opaque gefertigt werden. Dadurch bietet sich eine einfache Integration in Gebäudefassaden, aber auch Fensterscheiben an – selbst, wenn sie kaputtgehen oder zerbrechen sollten, besteht durch die ungefährlichen Komponenten keine Gefahr für den Menschen. Aus diesen Forschungsarbeiten sind bereits FAU-Ausgründungen hervorgegangen, die die Technologie nun industriell vermarkten, wie zum Beispiel sciprios, die unter anderem schlüsselfertige Pilotproduktionslinien für gedruckte Photovoltaik entwerfen.

Wie können Unternehmen von Ihrer Forschung profitieren?

In einer weiteren Arbeitsgruppe arbeiten wir daran, die Photovoltaik noch effizienter zu machen – hier können schon Verbesserungen von nur ein bis zwei Prozent enorme Kosteneinsparungen bedeuten. Der Vorteil der Photovoltaik liegt dabei auf der Hand: Sie lässt sich überall einsetzen – ob auf Gebäuden, integriert in Fensterscheiben oder auf jeglichen Oberflächen. Selbst auf Straßen und Zugstrecken wird jetzt darüber nachgedacht. Das bietet eine wahnsinnig große Bandbreite an Möglichkeiten. Daher arbeiten wir bereits seit Jahren mit den Weltmarktführern in diesem Feld zusammen.

Energie und Klima im Fokus

Auf dem Weltmarktführer Innovation Day am 8. September in der Heinrich-Lades-Halle dreht sich alles ums Thema Energie und Klima: Hier tauschen sich Unternehmensvertreterinnen und -vertreter zu Innovation im Energiesektor auf, Start-Ups aus der FAU präsentieren ihre Ideen zu Nachhaltigkeit.

Weitere Informationen:

Prof. Dr. Christoph Brabec
christoph.brabec@fau.de