Photovoltaik – Energielieferant der Zukunft

Basis einer nachhaltigen Stromversorgung und Faszination

Prof. Dr. rer. nat. Joachim Luther, Leiter Fraunhofer ISE, Träger des deutschen Umweltpreises, Oktober 2005

Photovoltaik fasziniert die Menschen, seit die ersten Solarzellen aus Licht Strom erzeugt haben. Photovoltaik (PV) ist physikalisches Hightech und ästhetischer Genuss, ist eine zuverlässige Kraftwerkstechnik und eine umweltpolitische Notwendigkeit. Seit dem Erneuerbare-Energien-Gesetz EEG kann man mit PV auch Geld verdienen. Der Boom hat viele Dächer blau gemacht. Doch was optisch so präsent ist, hat energiewirtschaftlich derzeit noch keine Bedeutung. Ganze 0,2 % des deutschen Stroms liefert diese Technik heute. Viele Kritiker unterschätzen deshalb das enorme Potenzial, das in ihr steckt. In diesem Artikel wird ein Bogen vom Heute zum Morgen gespannt und so ein realistischeres Bild der Photovoltaik vermittelt, die aus meiner Sicht eine ganz essentielle Rolle bei der künftigen Energieversorgung spielen wird. Der Brückenpfeiler des Heute ist die Silicium-Wafer-Technologie, die Brücke in die Zukunft wird über PV-Technologien mit optischer Konzentration, Dünnschichttechnologien und fundamental neuen physikalischen Konzepten gebaut werden. Massenproduktion und technologische Innovationen werden dabei in Zukunft zu den notwendigen Kostenreduktionen führen.

1. Stand der Forschung bei Solarzellen

1.1 Funktionsprinzip

Solarzellen sind modular und wandeln Licht ohne Lärm, Abgase, Kraftstoff oder Verschleiß direkt in Strom um. Von der Größe eines Fingernagels bis zu Gigawatt- Kraftwerken mit mehreren Quadratkilometern Fläche können sie bedarfsgenau zusammengeschaltet werden. Strom kommt aus dünnen Wafern oder Schichten, die sich nach Kapselung gut in bestehende Strukturen integrieren lassen. Photovoltaik- Fassaden schützen Gebäude, begehbare Module sorgen auf Booten für Strom, auf Kunststoff kaschiert schmiegen sie sich Rundungen an – und bald könnte es photovoltaische Kleidung geben. Die übliche Handelsform von Photovoltaik sind cm-dicke Module von 0,5 bis 1,5 m2 Größe. Darin sind hinter einer Glasabdeckung bis zu 72 Zellen hintereinander geschaltet,