Referenzen

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.

Solarzellen mit höchsten Wirkungsgraden liefern Strom kostengünstig und verbrauchen dabei weniger Fläche und Ressourcen. Sie ermöglichen auch neue Produkte, wie Elektroautos, die sich über Solarzellen aufladen lassen. Der Wirkungsgrad von Siliziumsolarzellen lässt sich aufgrund von physikalischen Grenzen nicht mehr beliebig steigern. Mit Tandemsolarzellen aus mehreren lichtabsorbierenden Schichten sind dagegen Wirkungsgrade von über 35 Prozent möglich, weshalb sie im Fokus der aktuellen Solarzellenforschung stehen. Im Fraunhofer-Leitprojekt »MaNiTU« entwickeln sechs Fraunhofer-Institute nachhaltige, höchsteffiziente und kostengünstige Tandemsolarzellen auf Basis neuer Absorbermaterialien.

Wachsende globale PV-Entwicklungen und -Implementierungen gehen einher mit einer zunehmenden Anzahl von IP-Problemen und Patentverletzungsklagen. Im Projekt IP-Schutz sollen hochauflösende Material- und Dünnschicht-Analytikmethoden für »next generation«-Solarzelltechnologien entwickelt und so zur Bewahrung des geistigen Eigentums deutscher und europäischer Marktteilnehmer beigetragen werden.

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.

Wie lassen sich PV‑Batteriespeicher zuverlässiger und nachhaltiger betreiben? Das Projekt PVStorAGE kombiniert Simulation und Felddaten, um Betriebsstrategien zu optimieren und die Lebensdauer moderner Energiespeichersysteme zu verlängern.

Wasserstoff gilt als eine der zentralen Technologie für eine klimaneutrale Energie- und Industrieversorgung. Die langfristige Zuverlässigkeit von Elektrolyseuren hängt dabei wesentlich von der Beständigkeit ihrer Polymerkomponenten ab. Das Projekt STARK hat das Ziel, Alterung und Robustheit von Membran- und Dichtungsmaterialien für PEM- und AEM-Elektrolyseure unter realitätsnahen Bedingungen systematisch zu untersuchen.

PFAS werden in Wasserstofftechnologien eingesetzt, bergen jedoch erhebliche Umwelt- und Gesundheitsrisiken. Das Projekt UPeM entwickelt standardisierte Methoden, um die Freisetzung dieser Stoffe zu messen und zu bewerten – eine Grundlage für sichere Anwendungen in Brennstoffzellen und Elektrolyse.

Photovoltaikanlagen sind während ihres Betriebs permanent Umwelteinflüssen ausgesetzt. Staub, Pollen, landwirtschaftliche Emissionen oder andere Ablagerungen auf den Moduloberflächen führen zu sogenannten Soiling-Effekten und können die Energieerträge von PV-Anlagen spürbar reduzieren. Gleichzeitig sind regelmäßige Reinigung und manuelle Kontrollen aufwendig und wirtschaftlich nicht immer sinnvoll. Im Verbundprojekt »PV-SoilSens« planen die Projektpartner die Entwicklung eines energieautarken und selbstregenerierenden Verschmutzungssensors.

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.