Warum die Solarzellen-Revolution näher ist, als du denkst - Prof. Ulrich Paetzold

(Musik) Geladen. Der Batteriepodcast mit Daniel Messling und Patrick Rosen. Damit herzlich willkommen bei Geladen, dein Batteriepodcast für Elektromobilität, Energiewende und Batterieforschung. Ja, lebes Publikum, wir sprechen ja hier nicht nur über Batterien, sondern ehrlich gesagt über alle wichtigen Fragen der Energiewende. Wenn euch das weiterhin interessiert, wo da die Reise hingehen kann, dann drückt doch gerne mal auf Abonnieren und bewertet vor allem auch den Geladenpodcast, auch in eurer Podcastapp. Ja, und über die neuesten Entwicklung im PV-Bereich da sprechen wir heute mit Prof. Ulrich Petzold. Herzlich willkommen. Hallo. Ja, Sie sind Prof. für Photovoltaik, der nächsten Generation an den Instituten für Mikrostrukturtechnik und Lichttechnik des KIT. Ja, Herr Petzold, was hat es denn jetzt auf sich mit diesen neuen Perofskiet-Solatzellen, was unterscheidet die eigentlich von diesen Silizium-Solatzellen, die wir alle auf den Dächern haben? Was ist denn eigentlich Perofskiet? Perofskiet-Solatzellen nutzen eine extrem dünne Lichtobsobierende Schicht aus. Perofskiet-Haltleitern. Dünner ist in dem Fall, dass wir bei ungefähr 100. der dicke eines menschlichen Haares sind. Und diese Perofskiet-Solatzellen können im Vergleich zu den konventionellen Silizium-Solatzellen. Trotz der sehr dünnen Absorberschicht einfangen das Sonnenlicht sehr effizient in elektrisch Energie umwandeln. Diese dünne Schicht macht sie potenziell günstiger und auch vielseitiger in der Einsatzmöglichkeit. Wir haben vielleicht, können Sie uns da mal weiterhelfen, so in der Vorbereitung gelesen, ja, dass es sich bei Perofskiet-Zellen um so eine Art Revolution in der PV-Borge handelt. Können Sie das bestätigen oder ist das vielleicht doch ein bisschen zu hochgegriffen? Die Perofskiet-Fodol-Tike erzeugt im Moment international und sehr große Aufmerksamkeit. Und das hat was damit zu tun, dass die Perofskiet-Kristallstruktur sehr, sehr alt ist. Das heißt, Chemika kennen das bereits aus dem 19. Jahrhundert, die sogenannte ABX-3-Kristallstruktur. Aber vor Ersumgewehr 15 Jahren wurde entdeckt, dass diese Kristallstruktur auch eine Unterklasse hat, die Halbleitende Eigenschaften hat. Und nicht nur das, diese Halbleitenden Eigenschaften sind auch noch besonders gut, so gut, dass man mit diesen Perofskiet Multikristallien dünnschichten, heutzutage eine Qualität hinbekommt, die man sonst nur mit Kristallien-Selitium hinbekommen würde oder sogar epitektisch gewachsenen 3/5-Vallbleitern. Und trotz dieser kurzen Entwicklungszeit zeigt dieses Material diesen excellenten Eigenschaften und ist dabei Selitium zumindest hinsichtlich des Wirkungsgrades den Rang abzulaufen. Wie unterscheiden sich dann jetzt chemisch diese Perofskiet-Solatzellen von den herkömmlichen Selitium-Solatzellen, die wir alle auf dem Dach haben? Jetzt habe ich irgendwo bei Wikipedia gelesen. Kalsium-Titanoxid ist jetzt in diesen Perofskietzellen drin. Also konventionelle Selitium-Solatzellen bestehen vom Materialseite gesehen zunächst erst mal auf einem Selitium Waffer. Das sind Scheiben in der Größe von ungefähr 30 Millimeter Durchmesser, die entstehen, indem man ein perfekt gezogenen langen Kristall in dünne einzelne Scheiben zerschneidet. Die Perofskiet-Halbleiterschichten sind von dieser sogenannten Form ABX3. Kalsium-Titanat ist nur das bekannteste Mineral dieser Form ABX3. Hat aber wenig zu tun mit den Perofskieten, die wir heute als Halbleiter in der Foto-Roll-Tag einsetzen. Diese Halbleiter zeichnen sich dadurch aus, dass man sie zum Beispiel lösen kann, die Ausgangsmaterialien und dann als Tinte in einer dünn Schicht auf einem Glasubstrat, aber auch auf einem dünnen Folie zum Beispiel ablezieren kann. Jetzt ist es ja so, dass einer der großen Vorteile offensichtlich diese höhere Effizienz gegenüber den klassischen Selitium-Zellen sein soll. Da habe ich gelesen, dass es da schon diverse Rekorde gab oder auch theoretische Werte, die deutlich über den Selitium-Werten liegen können Sie das mal kurz erklären, wie hoch sind diese Effizienzwerte und vielleicht auch noch mal auf diese Entwicklung eingehen. Ich habe gelesen, dass das ganz besonders war bei Perofskiet, dass diese Effizienz-Steigerung so schnell gingen jetzt in den letzten Jahren. Genau die Klasse der Perofskiet-Haltbleiter ist eben nicht ein einzelnes Material. Selitium ist genau ein Material, ein Element, das ich dann als Kristallzüchte. Und dadurch bin ich lange nicht so flexibel in dem Anpassen der Eigenschaften. Die Perofskite zeichnen sich dadurch aus, dass eine Materialklasse ist, das heißt wir Forscher haben viele Möglichkeiten in dieser Materialklasse neue bessere Optionen zu finden. Und das ist sicherlich eine der größten Triebkraft gewesen, warum innerhalb kurzester Zeit, also nur 15 Jahren, der Wirkungsgrad von wenigen Prozent bis 27 Prozent im Labor steigern konnte. Und das sind auch die Werte, die heute ungefähr Selitium erst erreicht, nach mehr als 50 Jahren Entwicklungszeit. Und was ist da theoretisch möglich? Also gibt es da irgendwelche Berechnungen oder also vom Material her, was wirklich theoretisch möglich wäre? Theoretisch gibt es ein Wirkungsgrad Limit für eine Solarzelle, die nur aus einer einfachen Haltbleiter besteht. Bei Selitium liegt dieses praktische Limit bei ungefähr 29 Prozent, das heißt mit 27 Prozent sind wir bereits sehr nah an diesem Limit dran. Und es gibt nur wenig Spielraum, den Wirkungsgrad perspektivisch weiter zu steigern. Es gibt einen großen Trick und den dafür sind die Perus-Kiet-Fot-Solatzellen auch so viel versprechend. Das sind die sogenannten Tandem-Solatzellen. In diesem Tandem-Solatzellen verwende ich zwei Materialien zum Beispiel Perus-Kiet in Kombination mit Selitium und habe dann ein Haltbleiter-Material, das besonders gut für einen Teil des Sonnenspektrums ist. Und das andere Haltbleiter-Material, das besonders ideal für das anderen Teil des Sonnenspektrums ist. Und in Kombination kann ich dann Wirkungsgrad theoretisch weit über 40 Prozent und schon gezeigt bis zu knapp 35 Prozent erreichen. Und das ist eine relativ gewaltige Wirkungsgradsteigerung, wenn man betrachtet, dass wir historisch über die letzten Jahre vielleicht pro Jahr im Idealfall um ungefähr 0,5 Prozent den Wirkungsgrad gesteigert haben. Durch die Tandem-Foto-Wolltag jetzt aber innerhalb von wenigen Jahren das Potenzial von 27 bis knapp 35 Prozent steigern konnten und vielleicht noch darüber hinaus in den nächsten Jahren. In diesem Podcast reden wir häufig darüber aus welchen Materialien die ganzen neuen Batterien für die E-Mobilität bestehen, wo die Akku-Packs eigentlich produziert werden, ob sie recycelt werden können und wie nachhaltig sie am Ende wirklich sind. Aber sein wir ehrlich Daniel, wer selbst mal versucht hat, sich über seinen eigenen E-Auto-Aku zu informieren im Netz, der weiß, wie schwierig das sein kann, all die wichtigen Informationen auch zu bekommen. Ja und genau damit ist bald Schluss ab 2027 der Schreibt EU-Batterieverordnung ja für jede Batterie mit einer Kapazität über 2 Kilowattstunden ein sogenannten digitalen Produktpass vor. Und da kommt Sferity ins Spiel. Mit ihrem digitalen Produktpass da können Hersteller und Betreiber von Elektrofahrzeugen, Speichern und Großbatterien jede einzelne Batterie digital erfassen und ihr dann einen Batteriepass zuweisen. Und dieser Batteriepass, der enthält dann wirklich alles, was Unternehmen für Compliance, Nachhaltigkeit und Transparenz brauchen. Patrick, ich gebe dir mal ein paar Beispiele, was da alles so im einzelnen drinsteht in diesem Sferity-Batteriepass. Dieser digitale Produktpass, der zeigt nicht nur Materialien und Herkunft, alle eingesetzten Rohstoffe, fördern eine Transparente und verantwortungsvolle Lieferkette an. Neines werden sogar auch alle EU-relevanten Dokument und ESG-Daten über den gesamten Batterielebenszüchlos automatisch erfasst. Und dazu liefert dann die Software auch noch Echtzeitinformation zur Batteriegesundheit und Zelleistung, wodurch dann auch noch mal eine vorausschauende Wartung möglich ist. Also nochmal herzuseinander, Sferitys Produktpass erleichtert jetzt allen Unternehmen, die Batterien entweder verbauen oder selbst herstellen, ab sofort jede einzelne Batterie transparent und nachweisbar zu machen. Also schaut euch Sferity gerne mal an den digitalen Produktpass, den kann man mit der sogenannten Wera-Plattform erstellen, den Link findet ihr wie immer in den Show-Nodes. Egal ob Elektroauto, Nutzfahrzeug, Energiespeicher oder Großbatterie mit mehr als zwei Kilowattstunden, Sferities digitaler Produktpass macht eure Batterien zukunftsicher, transparent und compliant. Jetzt muss ich trotzdem nochmal einen Schritt zurückgehen. Wir sind ja ein Chemie-Podcast. Herr Petzold, jetzt ruhen Sie doch nochmal kurz aus. Ich habe jetzt verstanden, die Perofskit solarzellen, das ist eher eine Klasse an Materialien, welche Elemente sind denn da drin oder kommen da drin vor bei diesen neuen Perofskit solarzellen, die jetzt ja auch schon in der Produktion sind. Also über welche Elemente sprechen wir ganz konkret? Es gibt grundsätzlich drei Komponenten, aus denen ich die Kristallstruktur zusammensetzen. Das ist einmal eine organisches Komponente, dann typischweise Blei oder Zinn, und das dritte Komponente ein Halogenit, Jod oder Brom. Und das spannende der Perofskite ist jetzt, dass ich dort verschiedenste Materialien bilden kann und auch anteile ich diese chemischen Elemente oder organisischen Materialien mischen kann und wieder neue Perofskite erzeugen kann. Das geht so weit, dass ich zum Beispiel bei den Halogenieden Jod und Brom gradual gegeneinander austauschen kann. und dann die Banklücke, das heißt der Bereich des Sonnenspektrums, der dann absoviert werden kann, durch den Perusgithalbleiter anpassen kann. Aber wir sprechen jetzt nicht über irgendwelche seltenen Erden oder so, die jetzt dafür nötig sind oder irgendwelche sehr teuren Materialien, die man dafür benötigen müsste. Genau, vielen Dank, dass Sie mich erinnern. Das ist ein großer Vorteil der Perusgithe. Es sind eigentlich ausschleißlich Materialien, die verwendet werden, die in großen Umfang auf der Ehrt Oberfläche zu finden sind und die auch mit nicht großen Kosten in der Herstellung verbunden sind. Okay, jetzt haben wir schon sehr viele Vorteile gehört, aber natürlich, wir hätten ja diese ganzen Perusgithe-Zellen schon alle auf dem Dach, wenn das tatsächlich alle schon funktionieren würde. Jetzt gibt es natürlich auch Herausforderungen oder Hürden, die das jetzt bisher noch behindert haben. Was sind denn die bei dieser Technologie? Um eine neue Photovoltaik-Technologie zu auf den Markt zu bringen, um sie zu etablieren, müssen wir technologisch am Anfang drei große Felder bearbeiten. Das ist zum einen der Wirkungsgrad und das Großversprechen auf der Ebenen des Wirkungsgrades ist durch die Perusgith-Fotovoltaik gezeigt. Das zweite ist dann, bin ich in der Lage, diese Technologie zu skalieren. Das heißt, gibt es Herschungsverfahren, die mit dem erforderlichen Durchsatz, die Photovoltaik auf den Flächenkosten günstig produzieren kann, wie es dann auf der Gigawatt-Skala benötige. In diesem Bereich gibt es sehr viel spannende Forschung, täglich neue Fortschritte seitens der Toolmanufactures seitens der Solarmodulhersteller. Also, bin ich zuversichtlich, dass man das zeitnah lösen wird. Der dritte Bereich, der Herausforderung ist, dass wir auch nachweisen, dass die neue Technologie auch langfristig unter den realen Einstrahlbedingungen, das heißt, unter der Anwendung im Feld letzten Endes die Stabilität und den Wirkungsgrad zeigen kann. Und das steht bei der Perusgith-Fotovoltaik noch aus. In Teilen, weil die Technologie noch sehr jung ist, und in Teilen, weil es kleine Schwächen des Materials gibt, für die es Lösungen zu finden gilt, um eine Wirstabilität zu erzeugen, die ob er von 20 Jahren liegt, denn das ist, was diese Lieds-Symboltik heute belegt. Also ich nehme jetzt schon mal mit, der Wirkungsgrad könnte perspektivisch deutlich besser sein als mit den herkömmlichen Silizium Solarzellen, die wir jetzt haben. Der Preis perspektivisch genauso weiter unten. Jetzt bleibt nur noch die Frage, halten die denn von der Lebensdauer genauso lange durch, wie die jetzigen Solarzellen da wissen wir ja, die halten zum Teil 30, 40 Jahre durch. Also unglaubliche Lebensdauer ohne irgendwelche Wartung wäre das bei den Perusgith-Solatzellen auch so? Ich bin zuversichtlich, das ist in der Tat die ausstehende technologische Herausforderung und auch auf dem Feld gibt es große, große Fortschritte. Die ersten Solarzellen, die ich persönlich 2014 gefertigt habe, zu diesen Zeiten haben wir von Stabilitäten im Bereich von Minuten und Stunden geredet. Heute da geredet wir über 1.000 Stunden, aber Sie haben vollkommen recht. Die Herausforderung ist groß, die etablierte Silizium-Foto-Eltag zeigt schon eine Stabilität von 20, 25 oder 30 Jahren. Das bekomme ich garantiert und zertifiziert mit dem Kauf meines Solarmodules und auch in dieser Metrike gilt es, dass die Perusgith-Foto-Eltag ähnlich gute Stabilitäten zeigen muss und da wird es noch einige Entwicklungen in den nächsten Jahren gehen. Optimistisch bin ich aufgrund des vergangenen Fortschrittes in den letzten Jahren die ganz exakte Lösung wie dieses Problem mit einem Schalter, mit einem Austausch eines Elementes zu realisieren, seit wir die kennt niemand, aber es gibt eine große Community weltweit die Tag für Tag an diesem Thema arbeitet und deswegen bin ich hoffnungsvoll, dass wir in den nächsten Jahren die Stabilität, die ausreichende Stabilität für die Perusgith-Foto-Eltag nachweisen können. Sie haben vorhin angedeutet, dass ja das Material auch deutlich flexibler ist und dadurch sich auch neue Einsatzgebiete Anwendungen realisieren lassen als bei den herkömmlichen Silizium-Zellen. Können Sie da mal ein bisschen drauf eingehen, welche Anwendungen werden denn da in Zukunft noch in Zukunft oder neu erschlossen werden können? Derzeit ist die technologie die größte Aufmerksamkeit erfährt im Volumen die Perusgith-Silizium-Tandem-Foto-Eltag und sie würde in erster Nährung erst mal die konventionelle Foto-Wolter-Eltag, wie wir sie heute kennen, auf unseren Dächern in den Freiflechen anlagen, besser machen, den Wirkungsgrad steigern. Darüber hinaus begründet durch die Tatsache, dass die Perusgith-Foto-Eltag eine dünnschichttechnologie ist, kann ich Sie eben auch auf flexible Folien aufbringen und neue Flächen damit für die Foto-Wolter-Eltag nutzbar machen, die derzeit nur schlecht durch die Foto-Wolter-Eltag nutzbar gemacht werden können. Zum Beispiel auf gekrümmten Fahrzeug-Oberflächen an Häuser fassaten, aber auch in Kombination mit der Landwirtschaft. Grundsätzlich total spannend zu hören, Daniel und ich haben uns vor diesem Podcast die Köpe eingeschlagen, ob das jetzt sozusagen der Game-Changer wäre, dass man noch mehr Flächen irgendwo mit Solarzellen ausflastern würde, unsere Zuschauen, unsere Zuhörer wissen, wir haben jetzt schon ein Problem mit den Netzen, aber grundsätzlich ist es natürlich attraktiv da auch mal noch mehr Solarzellen, vor allem für die Eigenversorgung irgendwo im Haus irgendwo zu etablieren. Können Sie dann noch mal kurz eingehen auf diese Biegsamkeit der Matarijen. Ist das tatsächlich so attraktiv, dass man im Grunde genommen seinen innen Raum das Haushalt ist damit abdecken kann und immer noch einen hohen, ja durch den Wirkungsgrad dann eben doch diese Ströme dann zu ernten? Also im Haus, die Indooranwendung da zahlt sich die Vorteile der Berufsgit-Foto-Wolle-Teig wahrscheinlich eher dein, gehend aus, dass man dann auf Kabel, also klassische Stromversorgungsalternativen verzichten kann. Aber natürlich gibt es viele derzeit ungenetzte Flächen, die wir mit der Berufsgit-Foto-Wolle-Teig erschließen können. Die Einfaste sind zum Beispiel die vielen Industriedecher auf denen man aufgrund der Starte ich heute Tage keine schweren aus glasbasierenden Solarmodule ableizieren kann und wenn die Perusgit-Foto-Wolle-Teig in Kombination mit einer Folienverkabstlung realisiert wird dann ist sie eben leicht gewichtig und flexibel und kann demnach auf viele von solchen Industriedechern auch ableiziert werden. Darüber hinaus gibt es dann neue Anwendungen im Fahrzeugbereich zum Beispiel auf Zettelinen, forschen manche Kollegen an alternativen und Lösungen durch die Perusgit-Foto-Wolle-Teig. Sie haben jetzt vorhin angesprochen, dass diese Perusgit-Sylizium-Tandemzellen, dass die eigentlich so am nächsten am Markt sind, können sie dann noch mal ein bisschen näher reingehen. Was heißt am nächsten am Markt? Weil ich habe irgendwo glaube ich gelesen Oxford PV oder sowas hätte letztes Jahr schon welche tatsächlich hergestellt und verkauft, aber vielleicht auch in so einer Kleinsee. Also wir sind ja noch in keine Massenmarkt, so wie ich das verstanden habe. Genau, wir sind in der Schwelle zu Kommerzialisierung, so mag ich das beschreiben und in dieser Situation gibt es immer einige FirstMover Oxford Photo-Tag ist sicherlich der prominenteste FirstMover in Europa, der die Perusgit-Sylizium-Tandemphoto-Wolle-Teig vorwärtstreibt. Letztes Jahr haben sie einen Meilenstein demonstriert, indem sie die ersten Module verkauft haben und auch in Amerika installiert haben. Das ist ein ganz wichtiger Schritt, um die Praxis Tauchtigkeit dieser Technologie dann zu belegen und gegebenenfalls auch Schwächen zu identifizieren. Um die Technologie auszurellen auf der Gigawatt-Skala, da bedarf es eben Erfahrung nicht nur, wie man die Solazelle dann im einzelnen Herstand, sondern wie man sie unter HOM-Durchsatz geringen Materialaufwand, geringen Energieaufwand auf der Gigawatt-Skala herstellt. Und diese Erfahrung sammeln gerade die FirstMover, das heißt solche Firmen, die die Technologie vorwärts bringen. Aber kannst Sie trotzdem nochmal diese Perusgit-Sylizium-Tandem-Solazellen beschreiben? Also ist das quasi zwei Technologien innerhalb eines Gerätes oder wie muss ich mir das vorstellen? Letzten Endes prozisieren wie eine fast konventionelle Silizium-Solazelle und scheiden dann einfach einige zusätzliche Schichten auf dieser Silizium-Solazelle ab. Dadurch wird sie in eine Tandem-Solazelle verwandelt mit zwei sequenziell angeordneten Halbleitern der Perusgit-Solazelle an der Vorderseite, die erntet das hochenergetische Sonnenlicht, lässt aber das niederenergienische Sonnenlicht durch, das dann in der darunterliegenden Silizium-Solazelle absorbiert werden kann. Diese Solazelle wird dann relativ konventionell in den Baulamentaufbau eines Solarmodules integriert und das ist der Vorteil der Perusgit-Sylizium-Tandem-Forder-Tach, dass sie auf viele Aspekte der etablierten Solarmodulver Kapselung aufbauen kann und letzten Endes relativ konventionell in den stehenden PV-Anlagen integriert werden kann. Sie arbeiten ja jetzt im Kompetenzklaster Peruklu 1 daran, die Herstellung dazu skalieren. Erzählen Sie doch mal welche Voraussetzung müssten denn geschaffen werden, damit diese Perusgit Solarzellen auch in Deutschland in einem Massenproduktion gehen können. Ja, wir sind in Europa und in Deutschland, insbesondere in der glücklichen Situation, auf der Forschungslandschaft viele tolle spannende Initiativen zu haben. Es gibt es Solar-Tab, der aus der Helmotsgemeinschaft, es gibt Peruklu ein Klaster in Baden-Württemberg und einige andere wichtige Initiativen aus den Universitäten und den Forschungsinstituten heraus, die die technologische Entwicklung der Perusgit-Fotwolltag begleiten. Typischerweise bedeutet, dass man ein Materialien forscht, um die Zellen noch stabiler zu machen, neue Bau-Elemente-Architekturen, denn die Zellen bestehen nicht nur aus dem Perusgit selbst, sondern sondern auch sogenannten Ladungstransportschichten und Elektronen oder an skalierbaren Verfahren. Das heißt, wie kann ich die Technologie später in der Gehörwatzgarler Produktion möglichst effizient und möglichst stabil herstellen und das bei Hohmdurchsatz und geringem Material aufwand? Diese Begleitforschung findet dann zum Beispiel im Kompetenzglastrapero-Kluß statt. Das heißt sowohl die Industrie ist engagiert, aber gleichzeitig auch die Forschungszentren in diesem Fall aus Bandwüttenwerk. Dann ich weiß nicht, wie es dir geht. Ich höre ja praktisch jetzt gerade schon die Hörerstimmen unserer Zuhörer und unserer Zuschauer. Herr Petzold, wie verhindern Sie, dass wir bei dieser tollen Forschung an Peroskizellen, dass wir sozusagen nicht in die Situation reinlaufen, dass wir alle Forschungen publizieren in die Welt und dann genau das sehen, was wir vor zehn, 15 Jahren gesehen haben, nämlich dass wir unsere Photovoltaik irgendwie abwürgen, folgswirtschaftlich, dass hier nicht attraktiv machen und das andere Länder vielleicht hier noch uns diese tolle Forschung wegschnappt und dann damit in die Produktion geht. Es sind da irgendwelche Vorstellungen auf ihrer Seite, wie man das verhindert. Ich glaube, da hören gerade ganz viele Zuhörer aus dem Großraumdresten zu, die im genau das gerne hören würden, dass es da eine Strategie gibt. Da gibt es drei Gedanken zu. Der erste Gedanke wäre, dass wir uns immer vergrägen gegen Wärtigen müssen, egal wo auf dieser Welt ein Solarmodul, die konventionelle Herstellung mit CO2-Emissionen ersetzt. Das ist ein gutes installiertes Solarmodul. Zweitens, wir sind heute dahin in der Situation, dass sicherlich die europäische Forschungslandschaft im starken internationalen Wettbewerb steht und auch in China. Das große Innovationen im Bereich der Perusgit-Fotovoltaik passieren. Wir haben jetzt die Situation, dass in Europa ein sehr starkes Technologie-Klassor besteht. Aus First Move-On, wie vorhin genannt, gleichzeitig Maschinenbauern, die sehr viel Innovation mit sich bringen, denn sie produzieren die Anlagen, die am Ende diese Fotovoltaik ausrollen und auch Materialherstellern. Was bedarf ist eine klugie Industriepolitik, eine Industriepolitik, die dafür sorgt, dass zumindest ein Arteil des Marktes geschützt wird, damit die technologische Souveränität für die Herstellung von Fotovoltaik in Europa und Deutschland wieder etabliert werden kann. Ich denke, diese technologische Souveränität ist höchstbedeutsam, weil wir uns unabhängig machen wollen von internationalen Einflüssen. Das heißt nicht, dass wir zwingend den ganzen Markt abkoppeln müssen, aber ein Teil müssen wir schützen, damit in diesem geschützten Teilbereich des Marktes die europäischen Technologie-Klaster sich entwickeln und leben können. Das gilt für die konventionelle Fotovoltaik, aber insbesondere für die neue Peruvskid-basierte Fotovoltaik. Mit diesem Schift zwischen den Technogen gibt es da sicherlich einen einmaligen Zeitpunkt, in dem man klug und weise eine solche Politik etablieren könnte und sollte. Sie haben jetzt bei den Unternehmen schon vorhin angesprochen, die Firma Oxford Fotovoltaik. Gibt es dann da noch andere auch jetzt in Deutschland vielleicht angesiedelte Unternehmen, die sich auf dieses Thema gestürzt haben? Es gibt einige Startups in Europa. Es gibt eine Firma aus Korea, QSELS, die eine große Niederlassung in Ost-Deutschland hat. Es gibt einige neue Initiativen in Europa, um die Fotovoltaik-Produktion anzusiedeln. Diese basieren dann oft zunächst als Einschießtechnologie auf der Silizium-Fotovoltaik. Und im zweiten Schritt würden all diese Initiativen dann auch die Peruvskid-Silizium-Tandem-Fotovoltaik für sich etablieren wollen. Wir kennen das aus diesem Podcast hier bei den Batteriezellen, diese unglaubliche Abhängigkeit von chinesischen Firmen eigentlich in der gesamten Liefer- und Wertschopfungskette von wirklich den Rohstoffen bis zu den fertigen Batteriezellen oder sogar dann den Modulen, die dann erst aus China geliefert werden. Wie sieht das denn hier aus? Wie setzt sich denn hier so eine mögliche Liefer- oder Wertschopfungskette zusammen? Sie haben jetzt gerade schon gesagt, Rohstoffe ist eigentlich nicht so das Problem, dass die alle irgendwie mehr oder weniger konzentriert in China sind oder zumindest dort verarbeitet werden. Aber vielleicht können Sie da auch nochmal drauf eingehen. Was wie ist die Situation so? Es fällt da noch gut bestellbar sozusagen. Es gibt sicherlich keine besonders kritische Abhängigkeit von einzelnen Elementen oder Materialien für die Peruvskid-basierte Fotovoltaik. Was es gibt, ist mittlerweile in der Menge Spezialprodukte, die mit der Entwicklung der letzten anderthalb Dicade vor allem im Primär in China hergestellt werden. Ein Beispiel wäre das Solarglas, also Glas von besondere Qualität, das extra und besonders gut dafür geeignet ist, Solarmodule, die auf einem Vorderseiten Glas basieren, herzustellen. Und die Herstellungskapazität zum Beispiel für diese Solarglas liegt derzeit in Asien. Es ist aber technologisch nichts, was wir uns nicht wieder aneignen können, denn diese Produktion gab es für diese einzelnen Komponenten. Aus diesen Runden ist es auch nicht klug, die Technologie-Klass da komplett zu entkoppeln. Das schwebt niemanden vor. Wir müssen voneinander lernen, wir müssen auch voneinander spezialisierte Produkte nutzen in Europa und in Asien. Was aber notwendig ist, dass wir einen Rahmen schaffen, indem ein europäisches Technologie-Klass da wachsen und gedeihen kann. Dafür muss man mindestens ein Teil des Marktes in gewissen Rahmen schützen. Vielen Dank, bis hierhin schon mal. Liebes Publikum, wir sprechen jetzt noch mal über zwei bestimmte Zellform einmal Peruvskid, Dünnschicht-Solamo-Dule und dann Peruvskid-Sylizium-Stapel-Solatzellen. Insofern wird es jetzt ein bisschen komplizierter. Er pätzt doch abschließende Frage zum Talk bis hierhin. Ich habe so ein bisschen das Gefühl, das ist eine tolle Forschung, behält ganz viele Vorteile für die Zukunft bereit. Aber wir haben ja zum Beispiel auch an Eisenfosfahrzellen im Bereich Batterie bei diesen LFP-Batterien gesehen. Es muss nicht immer höher, schneller, besser sein. Es muss sich insgesamt als Standard etablieren und einfach zu produzieren sein. Jetzt mal die ganz konkrete Frage sind wir nicht bei PV-Anlagen mit den Zellizium-Basierten Solamo-Dulen nicht schon an der Stelle, dass das jetzt skaliert und dass das jetzt überall auf der ganzen Welt gebaut wird. Braucht es da wirklich jetzt noch mal die kleine Verbesserungen im Bereich der Materialien? Also ich bin fest davon überzeugt, dass wenn die Peruvskid-Foto-Voltaik die Stabilität nachweisen kann technologisch sehr schnell die weltweite PV-Produktion in etwa weniger Jahre auf Peruvskid basierte tandem-Foto-Voltaik, sei es zunächst mit Zellizium und später in komplizierteren Baulemenden, die sie genannt haben, umschwenkt. Der Hintergrund ist, dass wenn ich heute ein PV-System mir aufs Dachsätze dann investiere ich nur ungefähr 30 bis 35 Prozent in das Solamo-Duel. Die größten Kosten entstehen durch die Handwerker, die das Modul aufs Dach bringen, die die Anschlüsse legen, die den Inverter installieren und die Verbindung zum Netz herstellen. Und diese letzten genannten Kosten, die sind immer da und abhängig davon, wie hoch die Kosten für das Solamo-Duel sind. Wenn ich aber den Wirkungsgrad des Solamo-Dools erhöhe, dann steht es immer im Nenner, das heißt eine Höhung relativ um 30 Prozent des Solamo-Duel-Wirkungsgrads wird sofort 30 Prozent des Energie- Ertrags erhöhen, wird aber anteilig viel weniger Kosten, denn ganz viele Kosten, die dieses Solamo-Duel gefloßen sind, die Verkapslung, das Glas, die Kontakte, die entstehen, unabhängig davon, wie jetzt wirklich die Zelle selbst hergestellt wird. Und aus diesem Grund ist die Wirtschaftlichkeitsberechnung für diese Technologie sehr leicht. Wenn der Wirkungsgrad steigt, wird dies relativ schnell umgesetzt. Das haben wir historisch auch bei der Selitium-Foto-Woltaik gesehen, die über viele Jahre immer wieder im Wirkungsgrad gestiegen ist. Relativ gering im Vergleich zu Perus-Git-Selitium-Tandem-Foto-Woltaik nur an. Wenn ich ja ganz ganz begeistert, gerade normalerweise, schäuen sich Forscher immer ein bisschen, um diese Aussagen herumzukommen. Sie sagen wirklich, in zehn Jahren ist das der Standard. Wenn wir die Stabilität in Griff kommen, ist das der Standard. Und es wird schnell gehen. Auch im Selitium-Bereich hat es in den letzten zwei Dekaden den Wechsel zwischen mehreren Technologien gegeben, die basieren alle auf einem Selitium-Wafer, aber wir genau die Solar-Zelef funktionieren, wie die funktionalen Schichten abgeschieden werden. Ob die Finger auf der Vorderseite oder Rückseite liegen, da hat es viele Entwicklungen gegeben. Und sobald eine Technologie hinsichtlich des Wirkungsgrades ein sichtniveganten Schritt nach vorne gemacht hat, wurde sie auch immer in relativ kurzer Zeit umgesetzt. Deswegen bin ich sehr sicher, dass dies auch passiert, wenn wir die Stabilität in den Griff bekommen und den Wirkungsgrad auf dem hohen Niveau halten, wie wir ihn bereits jetzt im Labor gezeigt haben. Dann reden wir mal über diese zwei doch sehr sonderbaren Form der Perus-Git-Selhe. Herr Petz, Sie haben schon gesprochen über die Perus-Git-Selitium-Tandem-Solar-Zele. Jetzt sprechen wir mal über die Perus-Git-Selhe-Dünnschicht-Solarmodule. Die Behördenhöhere, ich hoffe, sie kommen noch mit. Also Dünnschicht-Solarmodule. Was versteht man denn darunter? Das sind ja jetzt Reformen, die noch nicht in der Produktion sind, aber die auch sehr erfolgsversprechend sein könnten. Aus dem Angangst dargestellt, besteht eine Tandemtechnologie am Ende nur auf dem einfachen Ansatz daraus, dass ich zwei Halbleiter Materialien nehme, die für unterschiedliche Bereiche des Sonnenspektrums optimiert sind. Und dadurch kann ich den Gesamtwirkungsgrad erhöhen, steigern, theoretisch, aber auch ganz praktisch. Und dieses Konzept würde man als erstes voraussächlich umsetzen in der Kombination Perus-Kiet mit Silizium, wenn man auf die gesamte Silizium-Plattform aufbauen kann. Wir müssen also nur ein paar Schichten zusätzlich aufbringen. Im Gegensatz dazu kann man aber direkt weiterdenken. Was passiert, wenn wir irgendwann das Silizium ersetzen durch eine zweite Perus-Gitschicht? Und der Ansatz dazu wäre eine Perus-Kiet mit einer hohen Bandlücke, sondern wir vorschär das, das heißt ein Bereich, in dem das hochenergietische Licht gut absorbiert wird, zu kombinieren mit einer Perus-Gitschicht, in der das Sonnlicht der niedrigen Energie, das heißt mit einer niedrigen Bandlücke gut umgewandelt werden kann. Und die Perus-Gite aufgrund ihrer Eigenschaft, dass sich die Substitution in den Austausch verschiedener Komponenten in der Kristallstruktur die Bandlücke anpassen kann, sie bieten diese einmalige Möglichkeit, effiziente Perus-Kiet, Perus-Kiet, tandem-Solarzellen und Module herzustellen. Das konnten wir hier ganz praktisch am KIT auch vor zwei, drei Jahren zeigen, als wir das erst mal überhaupt ein Perus-Kiet, Perus-Kiet, tandem-Solar-Modul hergestellt haben, also schon in einer vollständigen Modulverstalterung noch auf kleiner Fläche diese Technologie vorwärts gebracht haben. Und das selbe Konzept kann ich auch wieder weiterdenken, wenn ich eine Perus-Git-Sylizium tandem-Solarzelle nehme, dann kann ich den Wirkungstraten noch weiter steigern, wenn ich jetzt drei Solarzellen übereinander staplen und in dem Fall dann eine Perus-Git, Perus-Git, Sylizium, Triple-Junction, also dreifach, Solarzelle herstelle. Deswegen glaube ich, das und bin überzeugt davon, dass wir am Anfang eigentlich der Ehrer der Perus-Git-Foto-Voltaik stehen, sobald das Stabilitätsproblem in Griff bekommen wurde. Weil dann sich immer neue komplexere Architekturen ergeben, die den Wirkungstrat immer weiter steigern werden. Haben Sie da mal eine genauer Zahl jetzt bei diesem Perus-Git-Pers-Git-Solar-Modul, die Sie jetzt am KIT, zum Beispiel da vor ein paar Jahren hergestellt haben? Damals haben wir 22 Prozent erreicht, mittlerweile wurden 28 Prozent erreicht im Modul über 30 Prozent in der Zelle und da wieder der Vergleich nach über 50 Jahren Entwicklung hat die Sylizium-Foto-Voltaik 27 Prozent erreicht. Während diese neue Technologie jetzt in wenigen Jahren Entwicklung schon über 30 Prozent steigern vor. Okay, ja, das ist beachtlich, also da ist schon ein rieseng Potenzial noch so in Zukunft offensichtlich. Was schätzen Sie denn? Wie lange wird das noch so im Labor sozusagen sein? Diese Technologie jetzt bis sie dann auch an den Markt rangeführt werden kann, so wie die Tandemzellen. Also die Perus-Git-Sylizium-Tandemzellatien sind aus gutem Grund, der 1. Move, die erste Technologie, auf die wir setzen, weil sie auf einige komponenten aufsetzen kann, die in der Sylizium-Foto-Voltaik bereits etabliert sind. Und es gibt derzeit erste Firmen, die an der Schwelle zu Kommerzialisierung stehen. Ich stelle also, dass von fünf Jahren wird es schon noch dauern, die ganze Produktion weltweit auch umzustellen, nachdem dann eben dieser Beweis, über die Stabilität angeführt wurde. Neure Architekturen, wie die Perus-Git-Pero-Skyt-Tandem-Foto-Voltaik, da wird es noch ein paar Jahre mehr brauchen, weil auch die Anforderungen und Herausforderungen an die Stabilität noch etwas größer sind als bei der Perus-Git-Sylizium-Tandem-Foto-Voltaik. Ja, die letzte Technologie, Patrick hat schon angekündigt, dass es wiederum Perus-Git-Pero-Skyt-Sylizium-Stable-Solarzelle, vielleicht können Sie da nochmal ein bisschen eingehen, warum heißt es in dem Fall der Stapel? Stapel ist in dem Fall ein Begriff dafür, dass man das Konzept immer weiterdenken kann. Letzten Endes ist eine Dreifach-Solarzelle, Tandem-Solarzelle heißt, zwei Solarzellen im Tandem, eine Dreifach-Solarzelle sind drei Solarzellen übereinander und ich kann das Konzept sehr leicht weiterdenken und auch vier Solarzellen perspektivisch übereinander stapeln. Die technologische Komplexität steigt irgendwann und natürlich auch das zusätzliche Potenzial, was ich mir erschließen kann im Wirkungsgrad, singt umso mehr zählendlich übereinander stapeln. Aber am Ende ist es stapelsol one Überbegriff, das eine Mehrfachsolat zählend wie es manchmal auch genannt wird, ein Überregriff dann für komplexere Strukturen, als nur eine tandem Solarzelle, wo nur zwei Altbleite miteinander kombiniert werden. Macht es denn jetzt Sinn, wenn man z.B. über eine Perroskid, PEROSKID, PEROSKID - PEROSKID - PEROSKID sozusagen unendlich lagern übereinander, die dann jeweils nur ein kleines Spektrum vom Licht absorbieren. Sprechen oder macht das dann irgendwann kein Sinn mehr, wenn dieses Frequenzband immer enger wird jetzt pro Lage. Rein konzeptionell wurde bei sogenannten stapelsolatzellen für den Weltraum basierend auf drei, fünf oder zwei, sechs Halbleitern gezeigt, dass man auch Solatzellen mit vier Changes, also vier Halbleiter Kombinationen und sechs Halbleiter Kombination realisieren kann und große Wirkungsgrad umsetzen kann. Die technologische Relevance sinkt irgendwann, weil die Anforderungen dann an die Präzision und an die Kombination der Materialien immer weiter steigt und natürlich auch der Produktionsertrag sinkt, weil es vielleicht da ist, dass sich Fehler einschleichen, umso mehr solard zählendlich beinander produzieren. Das heißt, wo genau, dann irgendwann Produktionstechnisch das Limit, hinsichtlich der Komplexität anzusiedeln ist. Das muss man dann zeigen. Ich würde aber davon ausgehen, dass das Oberhalb der Tandem-Solatzelle und vielleicht der Oberhalb der dreifach stapelsolatzelle liegt. Jetzt blöde Frage ganz am Ende dieses Podcast. Doch nochmal, die Rückblick. Wie ist es denn, dass derzeit bei normalen PVanlagen? Also da ist ja nur eine Schicht, tatsächlich aus Silizium realisiert, oder? Konventionale Solatzellen verwenden ein einziges Halbleiter Material, um das Sonnenlicht zu absorbieren. Und bei der Auswahl dieses Material bin ich in einem Dilemma. Das Material zeichnet sich dadurch aus, dass eine Banklücke, eine Energielücke hat. Das heißt, es kann eigentlich nur optimal ausgewählt werden für eine ganz bestimmte Wellenlänge des Lichtes. Das heißt, eine Farbe könnte man in der Ester Nährung dazu sein. Für das Licht, das eine höhere Energie hat als diese optimale Wellenlänge, habe ich sogenannte Thermalisierungverluste. Das heißt, Verluste dadurch, dass ich nur dienanteile der Energie dieses Lichtes ernten kann. Der Vorgegeben ist für die Banklücke. Und für das Licht, das eine niedrige Energie als diese Banklücke hat, gilt die Tatsache, dass ich das Licht nicht einmal absorbieren kann. Und die Auswahl dieser Banklücke ist also entscheidend über den maximalen Wirkungsgrad, den ich mit einem Material erreichen kann. Theoretisch liegt dabei 33 Prozent und im Fall bei von Silizium bei 29 Prozent. Herr Pettzold, herzlichen Dank für Ihre Einschätzung und Ihre Expertise. Liebes Publikum, jetzt seid Ihr dran. Schreibt uns mal in die Kommentare. Was denkt Ihr über diese Perroskid-Technologie? Und was denkt Ihr in welchen Anwendungen das vielleicht auch spannend wäre? Auch so vielleicht in eurem privaten Bereich? Ansonsten sind wir zurück am nächsten Sonntag. Macht's gut bis dahin. Tschüss. Tschüss. Vielen Dank. Sollt viel Spaß gemacht. Wir freuen uns, dass Ihr zugehört habt. Und noch mehr freuen würden Patrick und ich uns darüber, wenn Ihr diesen Podcast bewertet. Da gibt's meist zu einer 5-Stärne-Funktion. Das ist für uns immer ganz toll, wenn wir so wissen, was wir in Zukunft besser machen können. Wenn ich schon passiert, dann abonniert auch gerne den geladen Podcast und empfieh uns auch gerne weiter. Bedanken wollen wir uns bei all unseren Gesprächsgästen, speziell unseren Partnerinstituten und natürlich allen, die hinter den Kulissen sonst noch so mitwerken. Geladen. Der Batterie-Podcast mit Daniel Messling und Patrick Rosen. Dieser Podcast wird produziert vom Helmholtz-Institut Ulm, dem Exzellenz-Glaster Paulis und Celeste, dem Center für Elektrochemical Energy Storage Ulm und Karlsruhe, eine Forschungsplattform des Karlsruhe-Instituts für Technologie und der Universität Ulm. Außerdem unterstützen diesen Podcast, das Zentrum für Sonnenenergie und Wasserstoffforschung bei den Württemberg und das deutsche Zentrum für Luft und Raumfahrt.