Referenzen

Im Projekt „HollowEL“ werden neuartige Elektrolysezellen mit direkter Wasserzufuhr in die Membran entwickelt, die eine blasenfreie Wasserelektrolyse ermöglichen. Ziel ist es, die Effizienz deutlich zu steigern und gleichzeitig die Systemkosten zu senken. Das im Labormaßstab erfolgreiche Konzept wird für den industriellen Einsatz weiterentwickelt und hinsichtlich Materialien, Design und Herstellbarkeit optimiert. Das Fraunhofer IMWS trägt durch Modellierung, Analytik und Validierung dazu bei, die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit der Technologie für zukünftige Anwendungen nachzuweisen.

Mitteldeutschland entwickelt sich zu einem wichtigen Standort der Wasserstoffwirtschaft. Der Erfolg hängt jedoch stark von qualifizierten Fachkräften ab. Um das vorhandene Potenzial für grünen Wasserstoff auszuschöpfen, braucht es gezielte Weiterbildung, neue Lernformate und eine enge Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft.

Die derzeitigen Recyclingpraktiken für PV-Altmodulen sind unausgereift und gewinnen nur geringe Mengen und Materialien von geringem Wert zurück. Um wirtschaftlich und nachhaltig zu sein, muss das Recycling von PV-Abfällen alle Materialbestandteile in einer Qualität zurückgewinnen, die für die Wiederverwendung in neuen PV-Modulen geeignet ist, und zwar mit minimalen Auswirkungen. Das Projekt APOLLO wird einen zirkulären Ansatz entwickeln, um das traditionelle Recycling, die künftige Produktion und das künftige Recycling miteinander zu verbinden.

Mit dem Vorhaben PVOptDigital soll die Überwachungsqualität und damit die Betriebsführung in PV-Systemen verbessert werden, um ein zusätzliches Ertragspotential von bis zu 5% zu erschließen. Dies soll durch übergreifende Automatisierung und digitale Datenverarbeitung erreicht werden.

Gemeinsam mit 15 führenden europäischen Partnern, darunter Oceans of Energy, einem Pionier auf dem Gebiet der Offshore-Solarenergie, arbeitet das Fraunhofer CSP in einem EU-Industrieprojekt an der Hochskalierung der Offshore-Solartechnologie auf Formate von 150 MW - und damit an der Ermöglichung von Anlagen im Gigawatt-Bereich.

Damit das Sonnenlicht optimal von Photovoltaik-Modulen genutzt werden kann, müssen diese regelmäßig gereinigt werden. Chemische Reinigungszusätze sollen dabei die Reinigungswirkung verstärken. Diese können jedoch ein hohes Schädigungspotenzial mit sich bringen. Das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP hat ein Prüfverfahren entwickelt, um die Materialverträglichkeit solcher Reinigungsmittel und Auswirkungen auf die Funktionalität von Modulen zu untersuchen.

Südafrika könnte als sicherer Produzent für grünen Wasserstoff – auch als Lieferant für Deutschland – in den kommenden Jahren eine wichtige Rolle spielen. Herausforderungen gibt es aktuell jedoch bei der Speicherung und Verteilung des Rohstoffs. Hier knüpft das kürzlich gestartete Fraunhofer-Verbundprojekt »HySecunda« an, in dem neun Fraunhofer-Institute sowie die Fraunhofer Academy kooperieren. Im Projekt sollen optimierte Lösungen zur Herstellung, Speicherung und Zertifizierung von grünem Wasserstoff gefunden werden. Zudem unterstützt das Konsortium beim Capacity Building in der Region und in aktuellen Projekten zu Wasserstoff-basierten Treibstoffen für die Luftfahrt.

Das Recycling von Komponenten von End of Life-Solarmodulen ist ein wichtiger Ansatz zur nachhaltigen Nutzung von Ressourcen. Dadurch können bestimmte Bestandteile von Solarmodulen wiederverwendet oder in neue Produkte umgewandelt werden. Hier setzt das kürzlich gestartete Verbundprojekt »RETRIEVE« an: Beim Recycling von Solarmodul-Komponenten soll die Materialqualität so verbessert werden, dass sie den aktuellen Anforderungen an die Wiedereingliederung in die Photovoltaik-Wertschöpfungskette entspricht. Das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP bringt in das bis März 2027 laufende Projekt seine Kenntnisse im Bereich Materialanalytik sowie Prozessoptimierung ein.

Das Projekt Mon-KI adressierte aktuelle Entwicklungsthemen rund um die Effizienzstei-gerung von Photovoltaik (PV)-Anlagen. Im Fokus standen hier die Reduktion des Auf-wands für den Regelbetrieb und eine automatisierte Defekterkennung großer PV-Anla-gen. Hauptziel des Projekts war dabei die Entwicklung und Implementierung einer weitgehend automatisierten, KI-basierten Zustandsüberwachung von PV-Systemen in Hinblick auf einen zuverlässigen Betrieb, auf die rechtzeitige Identifikation von Defekten sowie auf die Abschätzung und Vorhersage von Erträgen und Wartungsarbeiten.

Die aktuelle Energiepolitik fordert hohe Installationen an PV-Anlagen in Wohn-/Industriegebieten. Aufgrund der Komplexität von Dächern und Gebäudeelementen (z. B. Schornsteine und Bäume) ist mit einer stärkeren Teilbeschattung von PV-Anlagen zu rechnen. Regelmäßige Teilverschattungen führen zu erheblichen Energieverlusten und höherer thermischer Belastung, was in Hotspots und Alterung der Polymere resultieren kann. Im Rahmen des SegmentPV-Projekts wird ein aktualisiertes hot-spot-freies (HSF) Modul entwickelt. Das Modul hat ein deutlich geringeres Hot-Spot-Risiko unter Teilverschattungsbedingungen und einen deutlich höheren Energieertrag, was zu niedrigeren Energiekosten führt.

Im Projekt ANOMALOUS werden Untersuchungen durchgeführt, um die bestehende normative Lücke der Bewertung von Rückseitenfolien bei Photovoltaikmodulen zu schließen und zudem einheitliche Kriterien für die Bewertung von Auffälligkeiten festzulegen.

Das GRAVOMER-Projektvorhaben „ClearSens“ setzt sich zum Ziel, im Bereich der optischen Messtechnik unabhängig von Wettereinflüssen wie Schnee, Nebel oder Verschmutzung klares (störungsfreies) und optisch transparentes Messen über Zeiträume größer als zehn Jahre im Außeneinsatz sicherzustellen.

Die Projektpartner erstellen in diesem Projekt eine Machbarkeitsstudie, deren Ziel es ist, zu zeigen, dass die Herstellung von Methanol aus Kohlendioxid, Wasser und Solarenergie im großtechnischen Maßstab möglich und wirtschaftlich ist.

Das Hauptziel des Projektvorhabens im Modul 2 der Förderrichtlinie (FRL) für «Internationale Wasserstoffprojekte» ist die Schaffung von technisch-wissenschaftlichen, rechtlichen und kommerziellen Grundlagen für die Hochskalierung des Pilotprojekts „HyDSerbia“ an diversen Standorten in der Republik Serbien mittels Umsetzung einer großangelegten praxisbezogenen Durchführbarkeitsstudie sowie der Weiterentwicklung eines technisch-ökonomischen Simulationswerkzeugs für Energiesysteme.

Grüner Wasserstoff gilt als Schlüssel für die Energiewende und die nachhaltige Speicherung erneuerbarer Energie. Bisher sind die Kosten für die Wasserstoffherstellung durch Elektrolyse noch hoch, vor allem wegen teurer Edelmetall-Katalysatoren und aufwendiger Produktionsverfahren. Um die CO₂-Emissionen zu senken und die Industrie unabhängiger von fossilen Energieträgern zu machen, braucht es neue, kostengünstige und langlebige Lösungen für die Wasserstoffproduktion. Das Projekt HOLMES – AEM entwickelt innovative Katalysatoren auf Basis von Hochentropielegierungen, die ganz ohne Edelmetalle auskommen.

Windenergieanlagen auf See erzeugen deutlich mehr und regelmäßiger Strom als ihre Pendants an Land. Dieses Potential will das Wasserstoff-Leitprojekt H2Mare nutzen, indem es direkt auf See erneuerbaren Strom nutzt, um daraus Wasserstoff und Wasserstoff-Folgeprodukte herzustellen. Dabei wollen die zukünftigen Partner den Wasser-Elektrolyseur direkt in eine Windkraftanlage integrieren – und damit innovative Technologien bereitstellen, um Offshore Grünen Wasserstoff zu erzeugen.

Primäres Ziel des Forschungsvorhabens H2Giga - STacIE ist die Industrialisierung der Elektrolyseur-Stackproduktion auf Ebene der Zellkomponenten und Stacks. Dies wird durch ein industrialisierungsfähiges, produktnahes Konzept, eine Verbesserung der technisch-wirtschaftlichen Eigenschaften der Zellkomponenten sowie die Entwicklung industrieller Produktionsverfahren erreicht. Hierbei sind die Identifikation, Bewertung und Weiterentwicklung neuer Materialien und Materialkombinationen sowie die hierfür notwendigen Produktionsverfahren wesentliche Forschungsschritte.

Im Forschungsprojekt H2Giga - FRHY widmen sich Fraunhofer IMWS und IWES der Qualitätssicherung in der Serienfertigung von Elektrolyseuren durch Charakterisierung von Komponenten und Stacks. Ziel ist eine frühzeitige Identifizierung von Schwachstellen und Defekten, welche beim industriellen Einsatz von Elektrolyseuren auftreten. Durch Analyse der Fehlerursachen und Rückführung auf Produktionsprozesse sollen Kosten für Testverfahren reduziert, die Fehlertoleranzen der Produktionselemente optimiert und die Einsatzreife der Elemente schneller erreicht werden.

In China, Japan, Südkorea und Taiwan entwickelt sich die Wasserstofftechnologie mit hoher Geschwindigkeit. Diese Länder investieren massiv in Forschung, industrielle Skalierung und internationale Kooperationen – und setzen damit globale Maßstäbe. Für Deutschland und Europa entstehen daraus sowohl Chancen für neue Partnerschaften und Marktöffnungen als auch Risiken, etwa durch wachsenden Wettbewerb oder technologische Abhängigkeiten. Das Projekt AlKoWe hat das Ziel, die Wasserstoff-Technologieentwicklung in China, Japan, Südkorea und Taiwan umfassend zu analysieren.

Mit dem Projekt COLIPRI entwickelt das Fraunhofer CSP innovative Druck- und Farbtechnologien, die eine individuelle und ästhetische Nachrüstung von Photovoltaikmodulen ermöglichen. So können PV-Anlagen künftig flexibel und farbenfroh in Gebäude und urbane Räume integriert werden – ohne große Effizienzverluste und mit Blick auf Nachhaltigkeit und Recyclingfähigkeit

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung einer Produktionsmaschine zur Solarzellenverschaltung und verbesserter Modulmaterialien, um aus angepassten Rückkontaktsolarzellen kostengünstige bifaziale Module für Solarparks und farbige bifaziale Module für Spezialanwendungen herzustellen. Ein industriell umsetzbarer Stringprozess soll für Rückkontaktsolarzellen und die Entwicklung eines Aufrüstsatzes für eine klassische Stringeranlage identifiziert und implementiert werden.

Die Kosten und Folgen des Klimawandels werden uns immer mehr bewusst. Für Konzerne und Nationen weltweit ist es wichtig, nach sauberen Energielösungen und Innovationen zu suchen, die zur Dekarbonisierung beitragen können. Dazu hat das EU-finanzierte Projekt VIPERLAB die Perowskit-Photovoltaik als bedeutsame Technologie für die Zukunft der europäischen Photovoltaik ermittelt.

Im Forschungsprojekt TruStable entwickeln wir datengetriebene und physikbasierte Modelle zur Vorhersage der Degradation von Perowskit-Silizium-Tandemzellen. Durch die Kombination von Zell- und Modulanalyse, beschleunigten Alterungstests, Feldversuchen und innovativer Mikroanalytik sollen Alterungsmechanismen frühzeitig erkannt und die Zuverlässigkeit der Technologie signifikant verbessert werden.

Architektonisch angepasste und individuelle Fassadenlösungen in Kombination mit ertragsoptimiert ausgerichteten Photovoltaikelementen sind eine vielversprechende Strategie, bisher ungenutzte Flächenpotentiale im urbanen Raum als alternative Marktsegmente für die Photovoltaik zu erschließen. Das Projekt SOLARcon zielt darauf ab, mit der Entwicklung von Funktionsmustern und Demonstratoren, zu erforschen, wie diese PV-Kleinmodule konzipiert und gerfertigt werden sollten.

Im Bereich ultrahochreiner Spezialmaterialien für die Mikroelektronik ist die Freiheit von metallischen Verunreinigungen in den Materialien von essenzieller Bedeutung, um die Qualität und Leistung der Endprodukte sicherzustellen. Besonders herausfordernd ist die Handhabung von sehr reaktiven Oligosilanen, für die in diesem Projekt angepasste Methoden mit ausreichend sensitiver Spurenanalytik entwickelt werden sollen, um sie auf metallische Verunreinigungen überprüfen zu können.

Im Projekt SelFi soll ein industrieller Herstellungsprozess zur Implementierung von lokalen passivierten Kontakten an der Zellvorderseite von Tunnel Oxide Passivated Contact (TOPCon) Siliziumsolarzellen entwickelt werden. Solch strukturierte passivierte Kontakte sollen anschließend auch für die Entwicklung von poly-Si passivierten Rückkontaktsolarzellen (IBC) nutzbar gemacht werden.

Aufgrund der Anlagerung von Stäuben und anderen Verunreinigungen auf den Oberflächen von PV-Modulen oder Solarthermie-Spiegeln (CSP) kann es zu signifikanten Ertragsverlusten kommen. Um diese zu vermeiden, erfolgt üblicherweise eine regelmäßige Reinigung der Glasoberflächen. Durch die regelmäßige Reinigung ergeben sich hohe mechanische Belastungen der Glasoberflächen, welche heutzutage in der Regel mit Antireflexionsbeschichtungen versehen sind. Im Projekt „ROSE“ sollten definierte Prüfmethoden für die mit dem beschriebenen Problem zusammenhängenden Antireflexbeschichtungen und Reinigungsmethoden erarbeitet werden.

Wechselrichter sind die wesentliche Schlüsselkomponente zur Einspeisung der von den Solarmodulen erzeugten elektrischen Energie ins Stromnetz. Wie kann man Ausfälle und Störungen dieser Wechselrichter reduzieren? Dieser Frage geht das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS zusammen mit der DiSUN Deutsche Solarservice GmbH und der DENKweit GmbH im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz geförderten Projekts »robStROM« nach.

Die Anzahl der installierten Photovoltaiksysteme ist in den letzten 10 bis 15 Jahren weltweit stark gestiegen. Doch mit zunehmender Betriebszeit unter harschen Umgebungsbedingungen zeigen sich vermehrt verschiedene Auffälligkeiten und Fehler in den Komponenten. Zellrisse und Mikrorisse (engl. Micro Cracks) in kristallinen Silizium PV-Modulen gehören zu solchen Auffälligkeiten und können die Modulperformance beeinträchtigen. Trotz verschiedener Fehlerkataloge und Klassifizierungen gibt es bisher keine allgemein anerkannten, verbindlichen Bewertungsmaßstäbe oder eine Prognose, die die Auswirkung auf den Energieertrag eines Systems beschreibt. Das Förderprojekt PV-Riss widmet sich dieser Aufgabe, um die normative Lücke zu schließen.

Die Einführung neuer Materialien, Komponenten, Zell- und Moduldesignkonzepte sowie deren Einsatz in neuen Anwendungsbereichen führen immer zu Konsequenzen hinsichtlich der Modulzuverlässigkeit. Die Veränderungen in der PV-Produktion erfordern neue Charakterisierungs- und Prüfprozeduren, die diesen neuen Anforderungen gerecht werden müssen. In diesem Projekt wurden solche Prüfverfahren spezifisch weiterentwickelt unter den Aspekten der Qualitätsverbesserung sowie der erhöhten Zuverlässigkeit bei gleichzeitiger Kostenreduktion.