Hohe Wirkungsgrade durch konzentrierte Photovoltaik (CPV)

Die Idee der konzentrierten Photovoltaik ist im Grunde einfach: Das einfallende Sonnenlicht wird durch optische Linsen gebündelt, ehe es auf den Halbleiter in der Solarzelle trifft. Auf diese Weise kann der Wirkungsgrad eines Photovoltaik Moduls deutlich gesteigert werden. Das Start-up Unternehmen Semprius hat unlängst eine Solarzelle mit einem Wirkungsgrad von 33,9 Prozent vorgestellt. Für serienreife Module stellt das einen Rekordwert dar, noch höhere Werte wurden bislang nur unter Laborbedingungen erreicht.

Einige Worte zur Technik

CPV greift die Idee eines Sonnenkollektors auf, geht aber deutlich darüber hinaus. Ein Sonnenkollektor fängt Sonnenlicht auf einer relativ großen Fläche ein und konzentriert es auf eine deutlich kleinere Fläche. Die Heizleistung auf der kleinen Fläche wächst proportional zum Größenverhältnis dieser beiden Flächen. Bei der konzentrierten Photovoltaik wächst die erzeugte Strommenge hingegen überproportional zur Intensität des eingestrahlten Sonnenlichts. Wird also beispielsweise das auf einen Quadratmeter einfallende Licht auf eine Solarzelle mit deutlich kleinerer Fläche konzentriert, wird mehr Strom erzeugt als durch eine herkömmliche Solarzelle von einem Quadratmeter Größe. Diese hohe Abhängigkeit von der Lichtbündelung hat allerdings auch ihre Schattenseiten: Es ist eine direkte Sonneneinstrahlung erforderlich, mit diffusem Streulicht bei bewölktem Himmel arbeitet die CPV sehr schlecht. Wenn die Sonne nicht scheint, setzt schließlich auch kein Brennglas irgendetwas in Brand! Unter diesen Bedingungen schneiden die Hochleistungsmodule sogar schlechter ab als herkömmliche Solarzellen. Die Analogie mit der als Brennglas fungierenden Lupe reicht sogar noch weiter: Es funktioniert nur optimal, wenn die Lupe nahezu direkt in Richtung der Sonne blickt. Aus diesem Grund müssen auch CPV Module permanent der Sonne nachgeführt werden.

Zukunftschancen der konzentrierten Photovoltaik

Für kleine Photovoltaikanlagen auf dem Dach ist diese Technik derzeit nicht geeignet. Neben dem Problem der Nachführung spricht auch die starke Aufheizung der Module dagegen. Diese erfordert ein ständiges Abführen der Wärme, oft sogar eine aktive Kühlung. Selbst wenn diese Probleme für Dachanlagen technisch lösbar sein sollten, treiben sie den Preis für derartige Anlagen in die Höhe. Dies betrifft sowohl die Anschaffungskosten als auch den Wartungsaufwand. Sehr gut geeignet ist die konzentrierte Photovoltaik für großflächige Freilandanlagen in Regionen mit vielen Sonnenstunden. Freie Flächen stehen in Südspanien und Nordafrika allerdings mehr als genug zur Verfügung, ein geringerer Flächenbedarf dürfte Käufer daher kaum überzeugen. Entscheidend für die Zukunftschancen dieser Technologie dürfte daher der Preis sein. Die CPV hat beste Zukunftschancen, wenn aufgrund des hohen Wirkungsgrades die Kosten pro Watt installierter Leistung trotz des höheren Preises der Module geringer sind. Fast möchte man den Herstellern ein Zitat der Bundeskanzlerin mit auf den Weg geben: „Wir müssen mindestens um soviel besser sein, wie wir teurer sind“. (av)

Bildquelle: Semprius

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