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Verbundprojekt "Photovoltaik der nächsten Generation"

 

Die "Energiestrategie 2050" der Schweizer Regierung sieht vor, Photovoltaik (PV) bis 2050 zu einem Hauptenergieträger mit einer jährlichen Produktion von bis zu 11 TWh zu machen. Das entspricht einer Leistungsspitze von 9 bis 12 GWp.

Projektbeschrieb (laufendes Forschungsprojekt)

Die Verbreitung von Photovoltaik in der Schweiz unterliegt drei grossen Herausforderungen: Der für PV verfügbare Raum ist enorm, aber trotzdem begrenzt. Die erste Herausforderung besteht deshalb darin, ausreichend PV-Anlagen zu installieren, ohne durch die starke Bebauung der Landschaft oder die Verwendung unästhetischer Solarzellen auf Dächern eine Ablehnung in der Bevölkerung zu provozieren. Die Gesamtkosten von Solarenergie müssen weiter gesenkt werden, um die Akzeptanz der Akteure aus Industrie und Politik zu stärken und mit fossilen Brennstoffen konkurrieren zu können. Auch die Auswirkungen von PV auf die Umwelt müssen reduziert werden. Eine Leistung von 10 GWp stellt das Management von Solarenergie vor neue Herausforderungen hinsichtlich der Versorgung im Tages- wie im Jahresverlauf. Das wirkt sich auf das Netz aus und erfordert neue Systeme für die Gewährleistung einer zuverlässigen Stromversorgung.

Zielsetzung

Das Hauptziel des Projekts besteht darin, die erforderlichen Technikbausteine für die Photovoltaik-Module, -Fassaden und -Dächer der Zukunft und die Nutzung von Solarenergie zu entwickeln. Das Projekt umfasst die gesamte Kette von innovativen Materialien und Solarzellen der nächsten Generation bis hin zu gebäudeintegrierter Photovoltaik und der Nutzung von Solarenergie als eine der Hauptstromquellen. Der Schwerpunkt liegt auf den folgenden drei Bereichen:

  1. Entwicklung innovativer PV-Materialien und -Schnittstellen, die in Mehrfachsolarzellen verbaut werden können und Dünnschicht-Solarzellen miteinander oder mit einer kristallinen Siliziumzelle verbinden. Solche Verbindungen könnten eine Effizienz von mehr als 30 Prozent erreichen und sind durch die Kombination der Technologien möglich, die von den einzelnen an dem Projekt in der Schweiz beteiligten Forschungsgruppen entwickelt werden.
  2. Verwendung solcher Materialien für innovative multifunktionale architektonische Bauteile mit einem Schwerpunkt auf Semi-Transparenz für Verglasung und Fassaden sowie Hocheffizienzmodulen bei engen Platzverhältnissen. Dies ist von entscheidender Bedeutung für die Schweiz und andere wichtige Märkte.
  3. Quantifizierung aller ökologischen Aspekte der Produkte, Berücksichtigung sozialer Aspekte, Ermittlung der Gestehungs-, Installations- und Unterhaltskosten, sowie Entwicklung einer Marktdurchdringungs-Roadmap einschliesslich Szenarien für die Nutzung von Solarenergie.

Bedeutung

Das Projekt wird der Öffentlichkeit zeigen, dass PV in der Energiewende eine bedeutende Rolle zu einem bezahlbaren Preis spielen kann. Es reagiert direkt auf die Nachfrage von Privathaushalten, Unternehmen, Kantonen, Bund und Energieerzeugern nach Produkten mit einer höheren Leistung und Wirtschaftlichkeit, hohen ökologischen Standards und Lösungen für die Gebäudeintegration und Netzeinspeisung.

Originaltitel

PV2050: Novel PV technologies for optimum space usage and efficient electricity production

Projektverantwortliche

Leiter des Verbundprojekts

  • Prof. Christophe Ballif, Institut de Microtechnique, EPFL Neuchâtel

Stellvertretende Leiterin des Verbundprojekts

  • Dr. Aïcha Hessler-Wyser, Laboratoire de photovoltaïque et couches minces électroniques, EPF Lausanne

Verbundene Projekte

Zu diesem Verbund gehören folgende sechs Forschungsprojekte

PV2050: Novel materials and interfaces for advanced photovoltaic devices

  • Prof. Frank Nüesch, Departement Moderne Materialien, ihre Oberfläche und Grenzflächen, EMPA Dübendorf; Prof. Christophe Ballif, Prof. Michael Grätzel, Prof. Ayodhya Tiwari

PV2050: Building blocks for Next Generation Multi-Junction Solar Cells

  • Prof. Christophe Ballif, Institut de Microtechnique, EPFL Neuchâtel; Prof. Michael Gätzel, Prof. Ayodhya Tiwari

PV2050: Novel Generation Perovskite Devices

  • Prof. Michael Grätzel, Laboratoire de photonique et interfaces, EPF Lausanne; Dr. Jun-Ho Yum, Prof. Ullrich Steiner

PV2050: Photovoltaics into the built environment: from semi-transparent PV glazing to high efficiency roof integrated solutions

  • Dr. Laure-Emmanuelle Perret-Aebi, Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA, Neuchâtel; Prof. Emmanuel Rey

PV2050: Simulation and characterization: from cells to systems

  • Dr. Matthias Schmid, Institute for Computational Physics, ZHAW Winterthur; Dr. Mohammed Zakeeruddin Shaik, Prof. Christophe Ballif, Prof. Ayodhya Tiwari

PV2050: Sustainability, market deployment and interaction to the grid – the impacts of advanced photovoltaic solutions

  • Prof. Bettina Furrer, Institut für Nachhaltige Entwicklung, ZHAW Winterthur; Prof. Martina Hirayama-Bumm

 

 

Weitere Informationen zu diesem Inhalt

 Kontakt

Prof. Christophe Ballif Institut de Microtechnique EPFL - STI - IMT 2000 Neuchâtel +41 32 718 33 36 christophe.ballif@epfl.ch

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