Um dem Klimawandel entgegen zu wirken, ist es essentiell die Wende zu Treibhausgas-neutraler Stromerzeugung, die Ziel des Klimaschutzplans 2050 der Bundesregierung ist, voranzutreiben. Die Photovoltaik nimmt hierbei neben der Windenergie eine entscheidende Rolle ein. F\u00c3\u00bcr einen schnellen Ausbau der solaren Stromgewinnung ist die kosteng\u00c3\u00bcnstige Produktion von hocheffizienten Modulen wichtig. Hierf\u00c3\u00bcr sind Perowskit-Silizium-Tandem-Solarzellen, f\u00c3\u00bcr die der theoretisch erreichbare Wirkungsgrad bei 43,7% und damit deutlich \u00c3\u00bcber dem f\u00c3\u00bcr Siliziumsolarzellen von 29.56% liegt, sehr vielversprechend. Der aktuelle Rekord liegt mit 29.5% bereits \u00c3\u00bcber dem f\u00c3\u00bcr Silizium-PV von 26.7%. Die Materialkosten f\u00c3\u00bcr Perowskit-Top-Zellen sind aufgrund der geringen Schichtdicke und der guten Verf\u00c3\u00bcgbarkeit der Ausgangsmaterialien in der Erdkruste gering. Der Kern dieses Promotionsvorhabens ist die Verschaltung dieser hocheffizienten Zellen mit geringen Verlusten zu langzeitstabilen Modulen. Das Verwenden industrietypischer Materialien und Prozesse f\u00c3\u00bcr die Modulintegration und die Silizium-Bottom-Zelle sollen die schnelle und g\u00c3\u00bcnstige \u00c3\u0153bertragung in die Praxis erleichtern. Durch die hocheffizienten Module kann der Fl\u00c3\u00a4chenbedarf f\u00c3\u00bcr den zum Gelingen der Energiewende n\u00c3\u00b6tigen Ausbau der Photovoltaik im Vergleich zu heutigen Modulen deutlich verringert werden. Mit Ertragssimulationen werden die Ertr\u00c3\u00a4ge unter bestimmten Randbedingungen wie dem Anstellwinkel bestimmt. Dabei werden der unterschiedliche Einstrahlwinkel \u00c3\u00bcber den Tagesverlauf und der spektrale Wirkungsgrad der Perowskit-Silizium-Tandem-Zellen ber\u00c3\u00bccksichtigt und R\u00c3\u00bcckschl\u00c3\u00bcsse auf die gewonnene Fl\u00c3\u00a4chenersparnis gezogen. Durch eine Erh\u00c3\u00b6hung des Modulwirkungsgrades sollen Fl\u00c3\u00a4chennutzungskonflikte, z.B. mit der Landwirtschaft, entsch\u00c3\u00a4rft, die Stromgestehungskosten gesenkt und neue Anwendungen wie beispielsweise fahrzeug- und geb\u00c3\u00a4udeintegrierte PV rentabel werden. Auf begrenzten Fl\u00c3\u00a4chen, wie der Dachfl\u00c3\u00a4che eines Mehrfamilienhauses, kann die Stromerzeugung durch Module mit h\u00c3\u00b6herem Wirkungsgrad erh\u00c3\u00b6ht werden, wodurch die Teilhabe der Bev\u00c3\u00b6lkerung durch Mieterstrommodelle zunehmen kann. Das Senken der Stromgestehungskosten kann f\u00c3\u00bcr mehr soziale Gerechtigkeit sorgen, da Energiekosten bei einkommensschwachen B\u00c3\u00bcrgern einen gr\u00c3\u00b6\u00c3\u0178eren Anteil ihres Einkommens ausmachen. Diese gesellschaftlichen Potentiale sollen in Zusammenarbeit mit dem Institut f\u00c3\u00bcr Umweltplanung der Leibniz Universit\u00c3\u00a4t Hannover untersucht werden. Eine Herausforderung dieser Technologie ist das Verwenden bleihaltiger Perowskite, da ein Bleiaustritt aus den Modulen verhindert werden muss. Neben den \u00c3\u00b6kologischen Folgen w\u00c3\u00a4re eine Bleiemission auch f\u00c3\u00bcr die gesellschaftliche Akzeptanz von PV-Anlagen im Allgemeinen negativ. Da verhindert werden muss, dass die Solarenergie ein der Windenergie \u00c3\u00a4hnliches Imageproblem bekommt, muss sichergestellt werden, dass das in den Modulen enthaltene Blei nicht ausgewaschen werden und in die Umwelt gelangen kann. Dies soll durch eine hermetisch dichte Verkapselung der Zellen und das Verwenden von adsorbierenden und selbst-regenerierenden Einkapselungsmaterialien erreicht werden. Um dennoch die \u00c3\u00b6kologischen Folgen eines Bleiaustritts aus defekten Modulen im Extremfall absch\u00c3\u00a4tzen zu k\u00c3\u00b6nnen, sollen die Perowskit-Tandem-Zellen und -Module in Kooperation mit dem Institut f\u00c3\u00bcr Mineralogie der Leibniz Universit\u00c3\u00a4t Hannover unter Laborbedingungen k\u00c3\u00bcnstlichem Regen ausgesetzt werden und eine Spurenanalyse des aufgefangenen Wassers durchgef\u00c3\u00bchrt werden. Das Wasser soll au\u00c3\u0178erdem in Bodenproben eingebracht werden, um zu untersuchen wie sich verschiedene Bleiverbindungen in unterschiedlichen B\u00c3\u00b6den ausbreiten w\u00c3\u00bcrden. Auch die juristischen Fragen in Bezug auf das Verwenden kritischer Materialien, insbesondere die RoHS-Richtlinie, sollen nicht au\u00c3\u0178er Acht gelassen werden, um eine schnelle Industrieimplementierung zu erm\u00c3\u00b6glichen. Durch die Entwicklung hocheffizienter Perowskit-Silizium-Tandem-Module soll unter Ber\u00c3\u00bccksichtigung der \u00c3\u00b6kologischen Auswirkungen ein Beitrag zum Umstieg auf Treibhausgas-neutrale Stromerzeugung geleistet werden. Die aus dem erh\u00c3\u00b6hten Wirkungsgrad resultierende Reduktion der Stromgestehungskosten und des Fl\u00c3\u00a4chenbedarfs f\u00c3\u00bcr PV-Anlagen sollen die Sozialvertr\u00c3\u00a4glichkeit der Energiewende verbessern und neue Anwendungsgebiete er\u00c3\u00b6ffnen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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