Über das Projekt
Um den Klimawandel erfolgreich zu bekämpfen, ist ein Umbau des heutigen Energiesystems und ein massiver Ausbau der Photovoltaik (PV) notwendig. Viele Studien zeigen, dass die Photovoltaik zur wichtigsten Energietechnologie weltweit aufsteigen wird. Für Europa und Deutschland ist es daher zentral, in diesem Technologiefeld aktiv zu sein und den gigantischen Markt mit neuen disruptiven Innovationen zu bedienen. Die aktuell dominierende Siliziumsolarzellentechnologie beruht erheblich auf Innovationen aus Europa, Japan und den USA. Entsprechend ist der europäische Anlagenbau und die Materialbereitstellung für die Siliziumtechnologie nach wie vor global bedeutsam. Andererseits werden Siliziumsolarzellen zuletzt hauptsächlich in Asien gefertigt. Allerdings wird die weitere technologische Entwicklung der Siliziumsolarzelle in den nächsten Jahren an ihre physikalische Grenze stoßen. Damit ergibt sich für Deutschland durch die Entwicklung neuer und innovativer Technologien die Chance, neben Forschung, Anlagenbau und Materialbereitstellung auch wieder bei der Produktion der Solarzellen eine internationale Spitzenstellung zu erreichen.
Hier setzt das Leitprojekt MaNiTU an: Durch die Entwicklung nachhaltiger, höchsteffizienter und kostengünstiger Tandemsolarzellen auf Basis neuer Absorbermaterialien, eröffnet MaNiTU eine herausragende Perspektive für eine erfolgreiche europäische produzierende PV-Industrie:
- Reduktion flächenabhängiger Kosten und Senkung der Stromgestehungskosten
- Erschließen eines breites Anwendungsfeldes von klassischen PV-Anlagen bis hin zu integrierten Anwendungen an Gebäuden oder in Fahrzeugen
- Reduktion des Ressourcenverbrauchs und den damit verbundenen erheblichen Stoffströmen eines globalen PV-Marktes im Terawatt (TW)-Maßstab.
- Konsequente Vermeidung kritischer bzw. giftiger Materialien.
Blei ist z.B. problematisch für die aufstrebende Perowskittechnologie, die innerhalb der letzten 10 Jahre beeindruckend den Wirkungsgrad von 3,8 % auf 24,2 % steigerte. Ausgehend von bekannten Perowskitabsorbern werden deshalb in MaNiTU mit modernsten materialwissenschaftlichen Methoden neue Absorber sowie darauf abgestimmte Kontakt- und Passivierungsschichten entwickelt, wobei kritische und giftige Stoffe von Anfang an ausgeschlossen werden.
Der innovative Ansatz, Absorber und Kontaktschichten zusammen zu behandeln, ermöglicht es, Grenzflächeneffekte gezielt für gewünschte Funktionalitäten einzusetzen. Am Ende des Projektes werden Stabilität und hohe Wirkungsgrade auf Modulebene demonstriert, sowie die dafür notwendigen Materialkombinationen und Fertigungsprozesse durch Patente gesichert sein. Darüber hinaus wird ein wesentlicher Wissenszuwachs hinsichtlich der Absorbermaterialien und Grenzflächeneffekte erwartet. Die entwickelten Materialien und Prozesse, sowie die gewonnenen Erkenntnisse sind zusätzlich auch für andere optoelektronische Bauteile und Anwendungen relevant.
MaNiTU generiert so einen Innovationsvorsprung für den deutschen Maschinen- und Anlagenbau sowie für Materialien herstellende Unternehmen. MaNiTU bündelt für diese Ziele das weltweit einzigartige Kompetenzportfolio der Fraunhofer-Gesellschaft, das theoretische und experimentelle Materialwissenschaft, sowie technologische, wirtschaftliche und ökologische Expertisen zu Solarzellen umfasst. Keine andere Wissenschaftsorganisation kann derartige Kompetenzen für die Bekämpfung des Klimawandels, die Sicherung der technologischen Unabhängigkeit der Energieversorgung und für die Nutzung solch enormer Marktchancen einsetzen.