Die effizientesten Solarmodule der Welt bestehen aus Kupfer

Das effizienteste Solarpanel der Welt in kommerzieller Größe besteht aus Kupfer. Dies wurde vom Institut für Solarforschung in Hameln (ISFH) bestätigt, einer deutschen Nichtregierungsorganisation, die die Tests selbst durchgeführt und einen Wirkungsgrad von 25,54 % festgestellt hat.

Obwohl es viele Materialien gibt, die versprechen, die Effizienz von Solarmodulen zu steigern, verwenden 95 % der im Jahr 2020 installierten Zellen Silikonzellen. Normalerweise verwenden diese Zellen Silber als Richtschnur, ein Metall, das nicht billig und schwer zu finden ist, aber auch in dieser Branche zum Standard geworden ist.

Die gute Nachricht ist also, dass ein Solarmodul, das Kupfer anstelle von Silber verwendet, das effizienteste der Welt ist. Die Verwendung dieses Metalls – viel häufiger und fast 100-mal billiger als Silber – kann die Tür zur Herstellung billigerer und nachhaltigerer Solarmodule öffnen.

Diese Solarmodule haben einen Wirkungsgrad von 25,54 %.

Laut Lennon verursacht die Gewinnung von Silber aus Erzen geringerer Qualität auch mehr Emissionen, während Kupfer eine viel leichter zugängliche Ressource ist, die billiger und einfacher zu recyceln ist. „Metall aus Kupfer-Solarmodulen lässt sich leichter zurückgewinnen als alte Module und damit in Zukunft leichter recyceln. Das hilft in Sachen Nachhaltigkeit sehr“, sagt Lennon.

Herstellungsverfahren für photoelektrische Kupferzellen.

„Viele Menschen, einschließlich mir, haben viele Jahre damit verbracht zu beweisen, dass Kupfer eine wirtschaftlich tragfähige und nachhaltige Alternative zu Silber ist“, sagt Lennon. „Wir konnten die Branche nie vollständig überzeugen, aber genau das ist Sundrive mit diesem Weltrekord gelungen. Ich denke, es könnte ein echter Katalysator für den Sektor sein. Es wird von großem Interesse sein zu erfahren, wie dies erreicht wurde.

Wirkungsgradgrenze photoelektrischer Zellen

Mit der Technologie, die wir derzeit verwenden, werden kommerzielle Solarmodule niemals einen Wirkungsgrad von 100 % erreichen können. Laut Studien der Physiker William Shockley und Hans Queisser aus dem Jahr 1961 könnten sie maximal 29 % erreichen.

Faktoren wie die Gesetze der Thermodynamik selbst, das Material, aus dem diese Zellen bestehen, ihre Anzahl von Schichten oder die Art und Weise, wie die Sonne auf sie trifft, verursachen dabei Energieverluste. Wenn wir also die maximal mögliche Sonnenenergie nutzen wollen, müssen wir sie unseren Forschern anvertrauen.

Es gibt Studien, die darauf hindeuten, dass diese Grenze durch Methoden wie die Paarung von Zellen oder die Erhöhung der Anzahl der Schichten dramatisch erhöht werden könnte. Theoretisch könnte ein Tandem-Fotozellensystem einen maximalen Wirkungsgrad von 86 % erreichen, wenn unendliche Schichten und eine möglichst hohe Konzentration von Sonnenlicht aufgebaut werden könnten.

Andererseits entwarf eine Gruppe von Forschern der University of Toronto, Kanada, neue Architekturen für photonische Siliziumkristalle, die in numerischen Simulationen eine Effizienz von 31 % erreichten.

Ein anderes Team, in diesem Fall von der Martin-Luther-Universität in Deutschland, entwickelte eine neue Methode, die Silizium durch ferroelektrische Kristalle ersetzt. Dieses Material kann zusammen mit Perowskit die Tür zu einer neuen Generation leichterer, effizienterer und langlebigerer Solarmodule öffnen.