Photovoltaik-Anlage

Photovoltaik-Anlagen können nur einen bestimmten Teil des Sonnenlichts in Strom umwandeln. Photolumineszente Stoffe können die Effizienz von Solarzellen steigern. Die BAM liefert dafür wichtiges Grundlagenwissen.

Quelle: Fotolia.de/VioNet

Damit die Energiewende gelingt, muss die Energieerzeugung aus Erneuerbaren Energien effizienter werden. Photovoltaikanlagen wandeln zum Beispiel nur einen Teil des Sonnenlichts in Strom um, der Rest bleibt ungenutzt. Mit neuen Materialien und Stoffen lässt sich die Ausbeute des Sonnenlichts jedoch steigern. Die BAM liefert dazu wichtiges Grundlagenwissen.

Die Quantenausbeute messen

Bestimmte Stoffe können Licht aufnehmen und später wieder abgeben – sie werden als selbststrahlend oder photolumineszent bezeichnet. In der Photovoltaik werden zum Beispiel spezielle photolumineszente Beschichtungen erprobt, um die Effizienz von Solarzellen zu steigern. Sie absorbieren blaues und UV-Licht, das die meisten Solarzellen nur sehr ineffizient in Strom umwandeln, und konvertieren es in einen Spektralbereich, den die Solarzelle besser nutzen kann. Die Effizienz, mit der ein Stoff Licht aufnehmen und wieder abgeben kann, bezeichnet man als Photolumineszenz-Quantenausbeute. Aber wie lässt sich diese Effizienz bestimmen? 

Die BAM entwickelt Referenzmaterialien 

Forscher der BAM entwickeln dafür sogenannte Referenzmaterialien. Diese sind bei der Aufnahme und Abgabe von Licht so effizient, dass sie als Standard dienen. Die Forscher der BAM greifen dazu auf die einzigartigen Eigenschaften der Ulbricht-Kugel zurück. Sie ermöglicht eine absolute Messung der Quantenausbeute unter kontrollierten Rahmenbedingungen. Mit dieser Technik ermittelte die BAM die Quantenausbeute der Stoffe, die bei der Herstellung von effizienzsteigernden Beschichtungen für Solaranlagen zum Einsatz kommen. Bei einer Testanlage stieg die Energieausbeute aufgrund der neuen Beschichtung um 0,5 Prozent. Das klingt erst einmal nach wenig, vor dem Hintergrund von etwa 1,5 Millionen Photovoltaik-Anlagen in Deutschland wäre das jedoch eine beachtliche Steigerung bei der Energieerzeugung.

Zertifizierung von Stoffen und Materialien

Neben der Photovoltaik kommen photolumineszente Stoffe auch in vielen anderen Bereichen zum Einsatz, etwa in der Medizin- und Displaytechnik. Die BAM arbeitet zurzeit an neuen Referenzmaterialien mit zertifizierten Quantenausbeuten. Bereits 2017/18 sollen diese unter Leitung von Dr. Jutta Pauli entwickelten Referenzmaterialien zur Verfügung stehen. Hersteller können dann ihre Neuentwicklungen mit den Referenzmaterialien der BAM direkt vergleichen und ihre Produkte rückführbar charakterisieren und sicherer machen. So leistet die BAM einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung neuer und effizienter optischer Technologien.