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Grüne Energie Mehr Wasserstoff durch die Vierfach-Solarzelle

Quelle: Fraunhofer ISE 2 min Lesedauer

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Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme ISE
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Wenn man Wasserstoff mit nachhaltigem Strom per Elektrolyse gewinnt, ist das das Optimum, heißt es. Forschern ist es nun gelungen, die solare Wasserstoffgewinnung zu pushen ...

Die Vierfach-Solarzelle! Was man hier links sieht, ist das Aufbauprinzip des Systems rechts. Damit, so sagen Forscher vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE), kann grüner Wasserstoff viel effizienter direkt aus Sonnenlicht gewonnen werden ...(Bild: Fraunhofer ISE)
Die Vierfach-Solarzelle! Was man hier links sieht, ist das Aufbauprinzip des Systems rechts. Damit, so sagen Forscher vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE), kann grüner Wasserstoff viel effizienter direkt aus Sonnenlicht gewonnen werden ...
(Bild: Fraunhofer ISE)

Den Experten am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) haben, wie man jetzt erfahren darf, ein kombiniertes Photovoltaik-/Elektrolyse-Modul entwickelt, das Wasserstoff direkt und effizienter aus Solarenergie gewinnen kann. Dafür wird sozusagen das Wassermolekül mithilfe der hohen Photospannung von Mehrfach-Solarzellen in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Die Solarzellen sind dabei elektrisch und thermisch mit den Elektrolysezellen verbunden, wie es weiter heißt. Ein im Freien vermessener Demonstrator des Forschungsteams wandelte dabei bis zu 31,3 Prozent der Sonnenenergie in chemische Energie um (bezogen auf den Brennwert von Wasserstoff).

Die effizientesten Solarzellen der Welt sind mit im Spiel

Für die am ISE entwickelten Photovoltaik-/Elektrolyse-Module verwenden die Forscher sogenannte konzentrierende Photovoltaik. Ein System aus Fresnel-Linsen bündelt dabei das direkt einfallende Sonnenlicht auf hocheffiziente III-V-Solarzellen. Für diesen Anwendungsfall geschah das mit einer Leerlaufspannung von über vier Volt. Die III-V-Solarzellen sollen die effizientesten Solarzellen der Welt sein. Auch seien sie seit vielen Jahren erprobt und langzeitstabil. Aktuell kommen sie aber vor allem im Weltall zum Einsatz. Sie können aber in konzentrierenden Solarmodulen auch auf der Erde Strom wirtschaftlich und effizient produzieren. Diese Solarzellen hat man für die Wasserstoffproduktion direkt mit der Kathode und der Anode von zwei in Reihe geschalteten PEM-Elektrolysezellen verbunden. So habe man ein perfektes Match der beiden elektrischen Kennlinien erreicht.

Solarstrom kann ohne Verluste Wasserstoff erzeugen

Der Strom aus den Solarzellen wird, wie man betont, dabei ohne Umwege – und damit ohne Verluste – direkt zur Wasserstofferzeugung nutzbar. In Feldtests wandelte der neue Demonstrator des Moduls mit einer Linsenfläche von 64 Quadratzentimetern, wie schon gesagt, bis zu 31,3 Prozent der Sonnenenergie in chemische Energie um. Das wird als neuer Rekord gewertet, der beweist, dass Wasserstoff sehr effizient direkt aus Sonnenlicht erzeugt werden kann. Noch steht aber die Entwicklung am Anfang. Auch sei es schwer vorauszusagen, wie schnell das Team aus Freiburg wettbewerbsfähige Systeme erreichen kann. Um das Konzept weiterentwickeln zu können, suchen man deshalb jetzt nach Investoren für dir geplante Ausgründung namens Clearsun Energy.

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