"Advanced Materials" für innovative Solarzelltechnologie - Teil 1 (NanoTrust-Dossier Nr. 056 - August 2021)

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Um die Pariser Klimaziele für 2050 zu erreichen, werden neben klassischen, siliziumbasierten Technologien auch neuartige „Emerging Photovoltaics“ (EPVs) zum Einsatz kommen, die flexible, ultradünne und vor allem leichte Photovoltaik (PV)-Module ermöglichen. Hier eröffnen innovative Werkstoffe und Materialien, sogenannte „Advanced Materials“, neue Anwendungsbereiche und -möglichkeiten. Solche neuartigen PV-Systeme basieren z. B. auf Perowskit-Halbleitern, Quantenpunkten, organischen Halbleitern oder Farbstoffen, die einfach und kostengünstig produziert werden können. Neben der klassischen Energieerzeugung in Form von Freiflächen- und Aufdachanlagen erschließen sie neue Anwendungsfelder wie z. B. tragbare Kleingeräte, gebäudeintegrierte Energiegewinnung auf Fassaden bzw. Fensterflächen oder im Verkehrssektor. Allerdings ist vor einer breiten Kommerzialisierung noch einige Forschungsund Entwicklungsarbeit notwendig, vor allem um den Wirkungsgrad und die Lebensdauer zu erhöhen. Weil der PV-Markt aktuell fast ausschließlich von siliziumbasierten Technologien versorgt wird und die EPVs keinen nennenswerten Marktanteil aufweisen, lässt sich die weitere Marktentwicklung nicht von bisherigen Trends ableiten, sondern muss anhand bestehender Marktsegmente, in welche die Technologie möglicherweise Eingang finden kann, abgeschätzt werden. Zu unterscheiden ist dabei zwischen Anwendungsbereichen, bei denen die Energiegewinnung im Vordergrund steht und solchen, bei denen zwar eine lokale Energieversorgung durch PV angestrebt wird, bei denen die Solarzellen aber zusätzliche Funktionen erfüllen müssen. Der Nutzen der EPVs liegt also nicht ausschließlich in der Stromerzeugung an sich, sondern in den Möglichkeiten, die sich – unabhängig von Stromnetzen – durch eine gezielte lokale Stromversorgung eröffnen.