EU-Projekt ATHLET will Dünnschichtsolarzellen an den Markt bringen
Die Kostensenkung von Solarzellen ist die zentrale Herausforderung der modernen Photovoltaik. In Berlin startet am 20. Februar das europaweit größte Forschungsprojekt, das sich dieser Herausforderung stellt. Universitäten, Forschungseinrichtungen und Unternehmen aus 11 Ländern arbeiten zusammen, um den Übergang der zweiten Generation von Solarzellen, so genannten Dünnschichtzellen, aus den Laboren in den Markt zu beschleunigen.
Solarzellen der zweiten Generation
Solarzellen der zweiten Generation benötigen bei der Herstellung sehr wenig Material und Energie. Sie sind ultradünn und werden durch neuartige Prozesstechnologien hergestellt. Die Europäische Union und nationale Partner werden in den nächsten vier Jahren im Rahmen des Forschungsprojektes „ATHLET“ insgesamt rund 21 Millionen Euro in die Forschung und Entwicklung von Dünnschichtsolarzellen investieren. Das Hahn-Meitner-Institut Berlin (HMI), koordiniert die Zusammenarbeit von Universitäten, Forschungseinrichtungen und Unternehmen. Die Partner aus 11 europäischen Ländern werden zwei aussichtsreiche Technologienpfade weiterentwickeln und entsprechende Produkte am Markt positionieren. An beiden Technologien ist das HMI unter den führenden Foschungsakteuren.
Im Rahmen des Integrierten Projekts „ATHLET“ werden erstmals gemeinsam zwei Technologien entwickelt, die jeweils auf unterschiedlichen Materialien beruhen. Da beide Materialsysteme auch Gemeinsamkeiten haben, werden durch die Zusammenarbeit Ressourcen gebündelt und Synergien genutzt.
Zwei Technologien unter einem Dach
Die so genannte CIS-Technologie wird u.a. von Shell Solar vorangetrieben. Statt Silizium wird bei diesem Solarzellentyp eine Verbindung aus den Elementen Kupfer, Indium und Selen zur Lichtabsorption verwendet. Dieses Material nimmt bei gleicher Schichtdicke wesentlich mehr Licht auf als Silizium. Daher genügen bereits wenige Mikrometer um das Sonnenlicht vollständig zu absorbieren, im Gegensatz zu 200-300 Mikrometern bei herkömmlichen Siliziumwafern. Die Materialkosten bei der Produktion sind entsprechend niedriger.
Die zweite Technologie verfolgt das Konzept der so genannten mikromorphen Dünnschichtsolarzelle. Diese Tandem- oder Stapelzellen aus Silizium kombinieren zwei Zellen mit unterschiedlichen Absorptionsspektren. Sie können so das Spektrum des Sonnenlichtes besser ausnutzen und haben daher einen höheren Wirkungsgrad als vergleichbare Einzelzellen. Dieser Zelltyp kann seit einiger Zeit erfolgreich im Labormaßstab hergestellt werden und wird nun mit Unterstützung von Schott Solar zur Marktreife gebracht.
Sichere Energie und Arbeitsplätze auch in Zukunft
Die Photovoltaik gilt als Schlüsseltechnologie der Zukunft. Sie kann einen wesentlichen Beitrag leisten um die Abhängigkeit von Importen an Energieträgern wie Öl und Gas und den Ausstoß von CO2 zu reduzieren. Die Photovoltaikindustrie setzt schon heute Milliarden-Beträge um und schafft nebenbei tausende von neuen Industriearbeitsplätzen. Daher ringen die globalen Kräfte aus den USA, Japan und Europa hart um die technologische Führerschaft. Mit dem „ATHLET“ Projekt strebt Europa eine Spitzenposition in dieser Entwicklung an.
Damit das rasante Wachstum der Branche auch in den kommenden Jahren weitergeht, müssen die Kosten für Solarstrom noch tiefer fallen. Der heutige Markt wird von Solarmodulen auf Basis von Siliziumwafern beherrscht. Der bereits erreichte Preisrückgang ist im Wesentlichen auf die Steigerung der Produktionsvolumina und verbesserte Herstellungstechnologien zurückzuführen. Derzeit bremst die Knappheit an Silizium den weiteren Preisrückgang. Auch wenn in naher Zukunft dieser Engpass durch den Aufbau neuer Produktionskapazitäten überwunden wird, bleibt die anhaltende Kostenreduktion das zentrale Thema für die Photovoltaik.
Welcher Entwicklungspfad in Zukunft die Nase vorn hat, wird sich wahrscheinlich erst zeigen, wenn die Produkte in nennenswertem Umfang am Markt verfügbar sind. Möglich ist auch, dass die verschiedenen Solarmodule ihre jeweiligen Stärken in unterschiedlichen Anwendungsgebieten ausspielen.
- Nanosilber als Elektrokatalysator für die CO₂-VerwertungDurch Elektrolyse lässt sich CO2 zu CO reduzieren, einem Ausgangsstoff für weitere chemische Produkte wie beispielsweise Kraftstoffe. Im Rahmen des GreenQUEST-Projekts hat ein internationales Team um den HZB-Chemiker Prashanth Menezes Katalysatorschichten aus Silbernanopartikeln systematisch untersucht und dabei sowohl die Partikelgröße als auch deren Dichte variiert. Die beste Ausbeute wurde mit Nanopartikeln mit Durchmessern von etwa 10 nm erzielt, die locker verteilt waren. Darüber hinaus zeigten sie, wie sich die Wirtschaftlichkeit der elektrochemischen Zelle durch eine zusätzliche chemische Reaktion an der Anode verbessern lässt, indem gleichzeitig wertvolle Ameisensäure, Wasserstoff und CO erzeugt wird.
- BESSY II: Erster Film von Spinwellen im Nano-OszillatorSpin-Hall-Nano-Oszillatoren sind winzige Bauelemente auf Basis von ultradünnen CoFeB-Schichten. Sie wandeln Gleichstrom in Mikrowellensignale um und gelten als Option für eine besonders effiziente drahtlose Kommunikation oder für eine neue Technologie der Datenverarbeitung, die vom Gehirn inspiriert ist. Ein schwedisch-deutsches Team konnte nun an BESSY II zum ersten Mal die Magnetisierungsdynamik im Inneren eines solchen Spin-Hall-Nano-Oszillators abbilden, sozusagen filmen. Dazu nutzten sie die zeitaufgelöste Röntgen-Rastertransmissionsmikroskopie am MAXYMUS-Instrument. Die Abbildungen zeigen Merkmale von Spinwellen, die in den bisherigen indirekten Messverfahren nicht sichtbar waren. Die Studie ist in „Advanced Materials“ veröffentlicht.
- Gemeinsame Power statt doppelter Strukturen:Die Berliner Wissenschaft treibt ihre Forschungsexzellenz durch den Aufbau einer leistungsfähigen, institutionenübergreifend nutzbaren Daten- und KI-Infrastruktur weiter voran. Mit einer am 18. September 2026 unterzeichneten gemeinsamen Vereinbarung ebnen die Berlin University Alliance (BUA), das Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) und das Zuse-Institut Berlin (ZIB) den Weg für ein gemeinsames Data-Science- und KI-Zentrum in Berlin-Dahlem und Adlershof.