Solar: HOToder KALT

A new anti-reflective coating developed by researchers at Rensselaer Polytechnic Institute could help to overcome two major hurdles blocking the progress and wider use of solar power. The nanoengineered coating boosts the amount of sunlight captured by solar panels and allows those panels to absorb the entire spectrum of sunlight from any angle, regardless of the sun's position in the sky. (Image: Rensselaer/Shawn Lin)  
After a silicon surface was treated with Lin's new nanoengineered reflective coating, however, the material absorbed 96.21 percent of sunlight shone upon it — meaning that only 3.79 percent of the sunlight was reflected and unharvested. This huge gain in absorption was consistent across the entire spectrum of sunlight, from UV to visible light and infrared, and moves solar power a significant step forward toward economic viability.  
Lin's new coating also successfully tackles the tricky challenge of angles.  
Most surfaces and coatings are designed to absorb light — i.e., be antireflective — and transmit light — i.e., allow the light to pass through it — from a specific range of angles. Eyeglass lenses, for example, will absorb and transmit quite a bit of light from a light source directly in front of them, but those same lenses would absorb and transmit considerably less light if the light source were off to the side or on the wearer's periphery.  
This same is true of conventional solar panels, which is why some industrial solar arrays are mechanized to slowly move throughout the day so their panels are perfectly aligned with the sun's position in the sky. Without this automated movement, the panels would not be optimally positioned and would therefore absorb less sunlight. The tradeoff for this increased efficiency, however, is the energy needed to power the automation system, the cost of upkeeping this system, and the possibility of errors or misalignment.  
Lin's discovery could antiquate these automated solar arrays, as his antireflective coating absorbs sunlight evenly and equally from all angles. This means that a stationary solar panel treated with the coating would absorb 96.21 percent of sunlight no matter the position of the sun in the sky. So along with significantly better absorption of sunlight, Lin's discovery could also enable a new generation of stationary, more cost-efficient solar arrays.  
"At the beginning of the project, we asked 'would it be possible to create a single antireflective structure that can work from all angles?' Then we attacked the problem from a fundamental perspective, tested and fine-tuned our theory, and created a working device," Lin said. Rensselaer physics graduate student Mei-Ling Kuo played a key role in the investigations.  
Typical antireflective coatings are engineered to transmit light of one particular wavelength. Lin's new coating stacks seven of these layers, one on top of the other, in such a way that each layer enhances the antireflective properties of the layer below it. These additional layers also help to "bend" the flow of sunlight to an angle that augments the coating's antireflective properties. This means that each layer not only transmits sunlight, it also helps to capture any light that may have otherwise been reflected off of the layers below it.  
The seven layers, each with a height of 50 nanometers to 100 nanometers, are made up of silicon dioxide and titanium dioxide nanorods positioned at an oblique angle — each layer looks and functions similar to a dense forest where sunlight is "captured" between the trees. The nanorods were attached to a silicon substrate via chemical vapor disposition, and Lin said the new coating can be affixed to nearly any photovoltaic materials for use in solar cells, including III-V multi-junction and cadmium telluride.

Quelle:www.nanowerk.com/

As we move towards the staging of the 3rd Gulf Glass Exhibition, examples of exciting developments begin to break through around the Emirates. Take Abu Dhabi’s Masdar Initiative. Recognition that renewable energies will play such a vital role and the fact that harnessing heat is an obvious option in this part of the world means new investment in solar module production. The brand new production facilities will produce modules using ultra-large 5.7m2 glass panels – it’s said that the 2.2m2 x 2.6m2 panels can reduce installation costs by more than 17% compared to smaller scale thin film panels.

In other words, serious investments, serious intent and serious business opportunities for all those aspiring to be key players.

There is plenty more evidence of deep thinking and high spending in this area: the new Ritek/Scheuten alliance on solar cell modules; new generation solar concentrators whose first commercial use will most likely be on flat glass; current work on photovoltaic architectural glass; low energy LED lighting; and an array of specialised glasses.

Not forgetting the ‘solar islands’ concept, with the first prototype under construction in the UAE and the massive torus now visible.

Or the first thinner glass solar panels with high resolution colour images, just hitting Dubai for the crucial BIPV (building-integrated photovoltaics) market – superior quality, lower construction costs, imaginative application – just what Gulf Glass 2009 is all about.

Gulf Glass 2009
16-18 March
Sharjah, UAE

Bereits 1995 hat die TÜV Rheinland-Gruppe im Labormaßstab mit der technischen Prüfung von Solarkomponenten begonnen und es seitdem nach eigenen Angeben zum Weltmarktführer gebracht. Das neue Prüfzentrum soll mit 1.800 Quadratmetern dreimal so groß werden als das bisherige, das den Anforderungen im schnell wachsenden Markt für die Nutzung von Sonnenenergie nicht mehr gerecht werden konnte. Die Fachleute von TÜV Rheinland prüfen nicht nur die Module, sondern entwickeln zudem neue Testmethoden, arbeiten an Forschungs- und Entwicklungsvorhaben zur Nutzung von Sonnenenergie mit und begleiten weltweit den Aufbau von Solarkraftwerken für Kunden. Internationaler Standard ist beispielsweise eine in Köln mitentwickelte Lebensdauerprüfung, bei der Sonnenlicht und Hagelschlag ebenso simuliert werden wie Dauerregen sowie - in speziellen Klimakammern - hohe Luftfeuchtigkeit und Temperaturschwankungen zwischen minus 40 und plus 85 Grad Celsius. Denn insbesondere das jeweilige Klima hat großen Einfluss auf Haltbarkeit und Effizienz der Module, die auch nach zwanzig Jahren ihre Leistungsfähigkeit erhalten sollen.


Freiluftversuche unter Extrembedingungen in Arizona

Neben dem großen Prüfzentrum in Deutschland errichtet TÜV Rheinland weitere Laborstandorte weltweit: Das Global Technology Assessment Center des TÜV Rheinland im japanischen Yokohama verfügt bereits seit Frühjahr 2007 über Laborprüf- und Simulationseinrichtungen für Photovoltaik-Komponenten sowie über eine große Anlage, die Langzeittests unter realen Klimabedingungen erlaubt. Weitere Testanlagen befinden sich in Shanghai/China. In den USA hat TÜV Rheinland 2008 ein Gemeinschaftsunternehmen mit dem Photovoltaic Testing Laboratory der Arizona State University zur Prüfung und Zertifizierung von Solarmodulen gegründet. Rund 30 Experten arbeiten für TÜV Rheinland PTL in Phoenix. In Arizona werden - ebenso wie von den Experten des TÜV Rheinland auch in Israel und Indonesien - neben Laborsimulationen Freiluftversuche unter Extrembedingungen durchgeführt: Dieser US-Bundesstaat bietet durchschnittlich 325 Sonnentage im Jahr.

"Wir freuen uns darüber, in Tom Baruch einen Partner gefunden zu haben, der die Vision von Rensseleaer ebenso versteht wie die dringende Notwendigkeit, innovative und visionäre Wege einzuschlagen, um den weltweiten Energiebedarf zu decken", sagte die Rektorin von Rensselaer, Shirley Ann Jackson. "Das Zentrum wird unser Forschungsnetzwerk für Energiefragen weiter ausweiten, welches eigens etabliert worden ist. Die in der Grundlagenforschung erworbenen wissenschaftlichen Kenntnisse über die Wirkungsweise der ursprünglichen Solar-Module - nämlich der Pflanzen - sowie technologische Innovationen werden Forschern für die Entwicklung hochgradig effizienter Solar-Technologien rund um den Globus bereit stehen", fügte Jackson hinzu. Der Spender, Thomas Baruch ergänzte: "Ich hoffe, dass dieses Zentrum die etablierte Forschungsarbeit von Rensselaer im Bereich Energie ausweiten kann, und dass die Studenten und Dozenten des Rensselaer Instituts eine Vorreiterrolle auf dem Gebiet der Photovoltaik-Technologie spielen werden. Die hiesige Infrastruktur gekoppelt mit dem hier vorhandenen Talent ermöglichen meiner Meinung nach die richtige Mischung aus Ideen und Innovationen, die in der Entwicklung ausgereifter Solar-Technologien münden wird, die höhere Effizienzen ermöglichen werden, als sie momentan am Markt erhältlich sind", fügte Baruch hinzu.


Vielschichtige wissenschaftliche Probleme sollen gemeinsam gelöst werden

Das Forschungszentrum solle Fachbereiche verschiedener Disziplinen und Forschungshintergründe vereinen, heißt es in der Pressemitteilung. Anfänglich konzentriere sich die Forschung auf Molekular- und Biochemie, um den Umwandlungsprozess von Sonnenstrahlen in Energie in den Pflanzen näher zu beleuchten, erklärte Rensselaer-Vorstand Robert Palazzo. "Die Forschung wird sich anfänglich darauf konzentrieren zu erfahren, wie Pflanzen die Energie aus der Sonne so effizient verwenden können", fügte er hinzu. "Dieses Wissen kann dann als Information dienen, mit der vollständig neue Technologien zur solaren Energiegewinnung entwickelt werden könnten." Johnathan Dordick, Direktor des "Center for Biotechnology and Interdisciplinary Studies", sieht auch gute Möglichkeiten für die Entwicklung neuer photoabsorbierender Technologien: "Ultimativ werden biomimetische Designs in natürliche biologische Systeme integriert werden, um dann messbare, effiziente und breit anwendbare Lösungen für die Umwandlung von Licht in verwendbare, lagerfähige Energie zu ermöglichen. Dies könnte die Energieproduktion revolutionieren und unsere Zukunft als nachhaltige Gesellschaft sichern."


Künstliche Photosynthese zur Deckung des Energiebedarfs

In der Pressemitteilung heißt es weiter, dass K.V. Lakshmi, Professor für Chemie und Biochemie am Rensselaer Institute, im ersten grundlegenden Schritt die extrem komplizierten Vorgänge der Photosynthese zu verstehen suche. Lakshmi hat bereits zusammen mit Professor James Kempf sowie mit Professor Mark Platt, Professoren der Chemie und Biochemie, zur Wirkung des pflanzlichen Protein-Komplexes gearbeitet, der für die Photosynthese verantwortlich gemacht wird. Diese fundamentalen Kenntnisse sollen im nächsten Schritt Professor Peter Dinolfo, Professor für Chemie, Biochemie und Molekularchemie, sowie den Forschern aus anderen Fakultäten, von der Biologie bis zur Chemietechnik, dabei helfen, einen synthetischen Vorgang zu entwickeln der angelehnt an das Beispiel der Natur Energie aus Licht erfassen und nutzbar machen soll. "Was wir benötigen ist eine fachübergreifende Wissenschaft, welche die Kenntnisse von Chemie, Biologie und Physik zu vereinen im Stande ist, damit technologische Innovationen solarer Energienutzung für das 21. Jahrhundert möglich werden", fügte Lakshmi hinzu.

Quelle:www.solarserver.de/

Spezielles Augenmerk richtet die Studie „Solarenergie 2008 – Stürmische Zeiten vor dem nächsten Hoch“ zudem auf die Material sparenden Dünnschicht-Technologien sowie neue attraktive Märkte. Die Ausbaupläne sind beeindruckend: Nach Einschätzung der Bank Sarasin werden diese Technologien ihren Marktanteil bis 2012, von heute 12 Prozent auf 23 Prozent steigern können. Ihr heute noch geringerer Wirkungsgrad von 7 bis 11 Prozent dürfte laut Studie durch niedrigere Kosten sowie eine steilere Lernkurve kompensiert werden. Die fünf Unternehmen mit den attraktivsten Perspektiven in diesem Bereich sind First Solar, Sharp, Calyxo (Q-Cells), United Solar Ovonics und Sunfilm.

Schweizer Solarmarkt bleibt klein
Mit rund 13 Prozent pro Jahr wächst der Schweizer Solarmarkt trotz der neu eingeführten kostendeckenden Einspeisevergütung deutlich langsamer als der Weltmarkt. „Mit besseren nationalen Marktbedingungen könnte die Schweizer Solarindustrie ihre Forschungsaktivitäten und ihre hervorragende technologische Ausgangslage noch besser umsetzen“, ist Matthias Fawer, Autor der aktuellen Sarasin Solarstudie, überzeugt. „Ein starker Heimmarkt hilft, praktische Erfahrungen zu sammeln, um die internationale Präsenz zu stärken. Eine Plafonierung der Unterstützung für erneuerbare Energien bringt nicht die gewünschte stabile und nachhaltige Entwicklung eines inländischen Marktes. Dies haben schon Beispiele in Italien und Spanien gezeigt.“

Mechanismen, die ohne Begrenzung, dafür mit einer kontinuierlichen Degression der Vergütungssätze für Neuanlagen funktionieren, könnten nach Ansicht der Bank Sarasin sinnvoller sein. Damit würde ein zusätzlicher Anreiz für die Entwicklung wettbewerbsfähiger Kostenstrukturen gesetzt. Letzteres hat die Schweizer Lösung schon integriert. „Die Volumenausweitung ist jedoch fundamental für die Beschleunigung der Kostendegression. Die Kontingentierung der Solarenergie sollte deshalb“, so Fawer, „von der Politik im Sinne einer Abrundung der kostendeckenden Einspeisevergütung noch einmal überdacht werden.“

Italien und Tschechische Republik als attraktive neue Märkte
Damit sich das Wachstum der Fotovoltaik-Industrie auf hohem Niveau fortsetzen kann, sind künftig Märkte außerhalb von Deutschland, Japan, den USA und Spanien, welche bis anhin dominierten, erforderlich. Der Brennpunkt des Marktes für Fotovoltaik-Großanlagen wird sich 2009 von Spanien und Deutschland in Richtung Italien und Tschechische Republik verlagern. Zudem könnten auch Griechenland und Frankreich zu neuen spannenden Märkten heranwachsen. Dies stützt den Solarmarkt grundsätzlich breiter ab und ist für das weitere Wachstum der Branche unerlässlich.

Marktsituation drückt Aussichten für 2009
Aufgrund der Kreditkrise, der Anzeichen einer Abschwächung des realen Wirtschaftswachstums sowie der veränderten Rahmenbedingungen für die Fotovoltaik-Industrie erwartet die Bank Sarasin für 2009 nur eine installierte Fotovoltaik-Leistung von 4,8 GW bzw. eine Zuwachsrate von 17 Prozent. Ab 2010 ist jedoch wieder mit einer Beschleunigung des Marktes zu rechnen, so dass von 2007 bis 2012 ein durchschnittliches jährliches Wachstum von 48 Prozent erreicht wird.

Europa wächst in dieser Periode zurückhaltender, um nur 34 Prozent pro Jahr. Bis 2020 prognostiziert die Bank einen Anstieg des globalen Marktvolumens auf 125 GW neu installierte Fotovoltaik-Anlagen. Dies entspricht einem durchschnittlichen jährlichen Wachstum von 2012 bis 2020 von 28 Prozent.

Stromversorger als wichtiger Treiber für Solar-Großanlagen
Als eine kostengünstige Technologie zur zentralen Stromerzeugung haben sich solarthermische Kraftwerke (CSP-Anlagen) etabliert. Ihnen erwächst jedoch zunehmend Konkurrenz durch Fotovoltaik-Großanlagen. Für beide Technologien gibt es allerdings unterschiedliche Anwendungsbereiche. Für 2012 geht die Sarasin-Studie von einer kumulierten CSP-Kraftwerksleistung von 5,5 GW aus. Dies entspricht einer durchschnittlichen Wachstumsrate von 44 Prozent pro Jahr.

Im Zuge der Kreditkrise wird die Finanzierung solcher Solarkraftwerke zu einem entscheidenden Faktor. Hier treten in Zukunft vermehrt Stromversorgungsunternehmen im Markt auf. Sie können von einem verstärkten Trend zu Investitionen im Infrastruktursektor profitieren und mit ihrer Größe und Bonität eine günstigere Finanzierung erhalten.

Solarwärme – wenig Profit aus Klimadiskussion
Solarkollektoren, die weltweit am meisten Energie aller Solartechnologien erzeugen, zeigten im 2007 ein Wachstum von 16 Prozent. Bis 2020 nimmt Sarasin ein durchschnittliches Wachstum von 20 bis 25 Prozent an. Während der chinesische Solarkollektorenmarkt ungehindert und ohne staatliche Unterstützung wächst, erlebt Europa starke Schwankungen. Hier sank die neu installierte Solarkollektorenleistung 2007 um 9 Prozent. Trotz der Diskussion betreffend Klimawandel und den hohen Energiekosten hat sich das Marktwachstum nicht beschleunigt.

Solarunternehmen – Wachstumskraft und geringe Verschuldung wichtig
In diesen turbulenten Zeiten ist für die Solarunternehmen eine solide Finanzierung entscheidend. Q-Cells, REC und First Solar liegen in der Sarasin Unternehmensbeurteilung ganz vorne. Hingegen weisen viele chinesische Unternehmen eine überdurchschnittlich hohe Verschuldung auf. Im Allgemeinen steigt jedoch das Interesse der konventionellen Industrie an den Solarunternehmen, wie die jüngste Übernahme von Ersol durch Bosch widerspiegelt, so die Bank Sarasin abschließend.

Quelle: Bank Sarasin & Cie AG

Prof. Dr. Eicke Weber, Sprecher des ForschungsVerbunds Sonnenenergie (FVS) und Direktor des Fraunhofer Instituts für Solare Energiesysteme: „Den Forschungsinstituten gelingt es, den Forschungsprozess immer rationeller zu gestalten, um kostengünstiger neue Innovationen zu generieren und um die Spitzenstellung der Forschung und Entwicklung in Deutschland im weltweiten Wettbewerb aufrecht zu erhalten. Die wachsende Innovationskraft der Forschung und Entwicklung bewirkt eine raschere Senkung der Herstellungskosten von Solarzellen und unterstützt damit die Spitzenstellung der deutschen Wirtschaft im Bereich der Fotovoltaik.“

Dr. Winfried Hoffmann, Geschäftsführer der Applied Materials GmbH & Co. KG und Präsident der European Photovoltaic Industry Association (EPIA), betonte: „Dank der im internationalen Vergleich substantiellen Forschungsförderung durch BMU und BMBF ist es in Deutschland gelungen, ein exzellentes Netzwerk zwischen Industrie, anwendungsnahen Forschungsinstituten des FVS und Universitätsforschung aufzubauen. Damit wird eine schnelle Umsetzung von Forschungsergebnissen in industrielle Produkte mit dem einhergehenden Aufbau hochqualifizierter Arbeitsplätze in einer Zukunftsindustrie demonstriert.“

Dr. Ralf Lüdemann, Geschäftsführer der SolarWorld Innovations, verwies darauf, dass die Fotovoltaik eine der wichtigsten Hochtechnologien ist und erläuterte: „Sie steht unter hohem Innovationsdruck, um der Energie- und Klimapolitik eine nachhaltige Lösung zur Verfügung zu stellen. Die umsichtige und verlässliche Politik des BMU im Bereich der Forschungs- und Entwicklungsförderung hat mit dazu beigetragen, die Bedeutung deutscher Firmen und des Fertigungsstandortes Deutschland zu entwickeln und zu sichern. Dieses erfolgreiche Instrument gilt es in Zukunft weiter auszubauen.“

Für die Kooperation von Forschung und Wirtschaft wurden viele erfolgreiche Beispiele vorgestellt: Die Umsetzung innovativer Herstellungsverfahren für kristalline Silizium-Solarzellen, die von Fraunhofer ISE und ISFH entwickelt wurden, der Aufbau Europas erster Produktionslinie für amorphe und mikrokristalline Silizium-Tandem-Dünnschicht-Solarzellen und die hochautomatisierten Fertigungslinien bei Q-Cells, SCHOTT Solar und SolarWorld.

Die weltweit einzigartigen Fertigungslinien für effiziente CIS-Module bei Würth Solar und Sulfurcell entstanden in Kooperation mit dem ZSW bzw. dem Helmholtz-Zentrum Berlin. Die Module bei SONTOR werden mit Anlagen von Applied Materials hergestellt, die Prozesse verwenden, die am Forschungszentrum Jülich entwickelt wurden.

Mit diesen Erfolgen wird Solarstrom alle 7-10 Jahre um den Faktor 2 kostengünstiger und damit schrittweise wettbewerbsfähig – zunächst mit privatem Strompreis, dann aber auch künftig mit Stromgestehungskosten herkömmlicher fossiler oder nuklearer Großkraftwerke, so der Forschungsverbund. Darüber hinaus baut Deutschland damit seinen in vielen Bereichen vorhandenen technologischen Vorsprung und seine international wettbewerbsfähige Industrie weiter aus.

An rund 50 Prozent der Projektpräsentationen des Statusseminars waren Institute des ForschungsVerbunds Sonnenenergie beteiligt. In Zusammenarbeit mit Universitäten und Industrieunternehmen werden Themen der Grundlagenforschung wie fotovoltaische Materialen und der Verbesserung des Wirkungsgrads von Silizium- und Dünnschichtsolarzellen bearbeitet und die Entwicklung neuer Produktionstechnologien und einer netzkompatiblen Systemtechnik für den Anwender vorangetrieben.

Quelle: ForschungsVerbund Sonnenenergie

Das RSi-Glasfenster generiere Strom und diene gleichzeitig zur Wärmedämmung, betont das Unternehmen: Mit diesen Eigenschaften könne es bald zur Standardausstattung beim Häuserbau gehören. RSi arbeite mit renommierten Architekten und Entwicklern zusammen, um das PV-Glasfenster in Leuchtturmprojekten zum Einsatz zu bringen, derzeit vor allem in Hollywood und Las Vegas. RSi plane außerdem eine Lizenzvergabe an Glasfensterhersteller in den USA und Kanada. Das halb-durchsichtige PV-Glasfenster ermögliche laut einer Untersuchung der National Taiwan University of Science and Technology (NTUST) Energieeinsparungen von mehr als 50 Prozent. Die Untersuchung stütze sich auf Tests in einem Treibhaus.

Das Strom erzeugende RSi-PV-Glasfenster sei ein wichtiger Schritt zur nahtlosen Photovoltaik-Gebäudeintegration, betont Rsi. Architekten, Entwickler und Bauunternehmer müssten damit keine großen Änderungen in der Bauform umsetzen, um Gebäude mit komplett eigener Stromversorgung zu errichten.

RSi führt laut Pressemitteilung auch ein modulares Megawatt-Energiespeicher-System ein (PBS/UPS), das zu einem Preis von einem Dollar pro Watt angeboten werden soll. Das System nutze eine neue Batterietechnologie, die laut Testergebnissen des US-Energy Sandia Labors eine Lebenszeit von 55 Jahren erreichen soll. Der Speicher eigne sich für eine Vielzahl von Anwendungen, speziell für die Photovoltaik und die Sicherung der Energieversorgung in Hotels, Krankenhäusern oder Wohn- und Kaufhäusern. Derzeit werde Solarstrom noch meist direkt verbraucht und nicht gespeichert.

Die Einfärbung lässt sich über ein Steuergerät in fünf Stufen regeln. Ob strahlender Sonnenschein oder bewölkter Himmel – je nach Wunsch und Bedarf können die Bewohner die Lichtdurchlässigkeit zwischen 15 und 50 Prozent variieren. Ein Knopfdruck genügt und der Schaltvorgang von einer Stufe zur anderen erfolgt geräuschlos und fließend. Im Vergleich zu mechanischen Sonnenschutzsystemen bedeutet dies nicht nur jederzeit uneingeschränkte Durchsicht, sondern auch mehr Komfort.

Ideal geeignet ist das Sonnenschutzglas auch für Überkopf-Verglasungen, beispielsweise für Wintergärten oder Dachfenster. Standardmäßig ist EControl mit einer hochwertigen Wärmeschutzverglasung kombiniert (Ug-Wert = 1,1 W/m²K) und bietet bereits eine hohe und zeitgemäße Dämmung fürs Haus. Auch eine Ausführung als modernes Dreifach-Isolierglas (Ug-Wert = 0,5-0,7 W/m²K) ist möglich. So sorgt der „intelligente Sonnenschutz“ auch an kälteren Tagen für maximale Wärmedämmung.