Die effizientesten Silizium-Solarzellen, die am häufigsten verwendet werden, haben einen Umwandlungswirkungsgrad von bis zu 22 %. Slowenische Forscher des Labors für Photovoltaik und Optoelektronik der Fakultät für Elektrotechnik UL waren an der Entwicklung der sogenannten Perowskit-Tandemsolarzelle beteiligt. Dieser hat einen Umwandlungswirkungsgrad von bis zu 32 % von Sonnenenergie in Strom.

Bereits auf Dächern eingesetzte Solarzellen haben nur eine Absorptionsschicht, meist Silizium. Tandemsolarzellen haben zwei solcher Schichten. „Eine Tandem-Solarzelle besteht aus einer Perowskit-Solarzelle, die den sichtbaren Teil des Sonnenlichts empfängt, und darunter befindet sich eine Silizium-Solarzelle, die den infraroten Teil des Lichts empfängt, das sind die beiden Teile des Lichts, die in unserem Sonnenspektrum am stärksten vertreten sind ,“ erklären die Funktionsweise einer Tandemsolarzelle Marko Thema von der Fakultät für Elektrotechnik UL. Und er fügt hinzu, dass Perowskit ein Material mit einer kristallinen Struktur ist, „das fantastische optoelektronische Eigenschaften hat, die sich in Solarzellen als nützlich erweisen“. Eine gute Eigenschaft von Perowskit ist seine Effizienz bei der Umwandlung von Sonnenenergie in Strom, und Forscher versuchen, die Zuverlässigkeit ihres Betriebs langfristig zu verbessern. „Im Moment hängt es von der Zusammensetzung des Perowskits ab, von den verschiedenen Schichten, meistens sind die Ergebnisse immer besser,“ er sagt Marko Jošt der Fakultät für Elektrotechnik, der sich im Labor für Photovoltaik und Optoelektronik mit der Herstellung von Solarzellen für Forschungszwecke befasst und auch die Effizienz der Ausnutzung und deren Stabilität bzw. Lebensdauer testet.

Warum funktionieren Sonnenkollektoren am Berg besser als im Tal?

Solarzellen wandeln Sonnenenergie am effizientesten in Strom um, wenn das Licht im richtigen Winkel auf sie fällt, außerdem spielt die Lufttemperatur eine Rolle. Wie Topič genauer erklärt, „Halbleitermaterialien und Solarzellen haben einen negativen Temperaturkoeffizienten, was bedeutet, dass die Solarzellen bei einer höheren Temperatur schlechter arbeiten. In den Bergen, wo die Temperatur niedriger ist, funktionieren die gleichen Zellen bei gleicher Sonneneinstrahlung besser als im Tal, wo die Umgebungslufttemperatur höher ist.“

Und das bedeutet, dass wir bei einer Temperatur über 20 Grad Celsius 10 Prozent unserer Energie verlieren. Bei einer Temperatur über 40 Grad Celsius verlieren wir 20 Prozent unserer Energie. Im Sommer arbeitet das Solarkraftwerk daher aufgrund der höheren Temperatur schlechter.

Das größte Solarkraftwerk Sloweniens steht in Brežice

Am rechten Ufer der Save, in der Nähe von Brežice, erstreckt sich auf sechs Hektar das größte Solarkraftwerk Sloweniens mit einer Leistung von 6 MW. Es besteht aus 11.232 Modulen und der vom Kraftwerk produzierte Strom reicht aus, um rund 1.500 Haushalte zu versorgen. Es wurde im vergangenen Dezember ans Netz angeschlossen. Solarkraftwerke sind eine instabile Energiequelle, was ein Problem für das Stromnetz darstellt, das so viel Strom liefern muss, wie wir zu einem bestimmten Zeitpunkt verbrauchen. Die Besonderheit des Solarkraftwerks Brežice besteht darin, dass es per Kabel mit HE Brežice verbunden ist und als dessen vierter Block fungiert. „Wenn keine Sonne scheint, wird die fehlende Energie aus dem Solarkraftwerk durch Energie aus dem HPP ersetzt, und der umgekehrte Prozess findet statt, wenn wir genug Sonne haben. Dann wird diese elektrische Energie ausgeglichen, indem die Leistung an den Aggregaten reduziert wird , wodurch die Flüsse reduziert werden und der Akkumulator zurücklädt,“ erklären die Verbindung zwischen dem WKW Brežice und dem Solarkraftwerk Marko König aus Wasserkraftwerken an der unteren Save.

Das zweitgrößte Solarkraftwerk in Slowenien, das Solarkraftwerk Prapretno mit einer Leistung von 3 MW, ist seit fast einem Jahr in Betrieb. Die Daten zeigen, dass etwa 70 Prozent der Energie zwischen April und September produziert werden. Sie produzierte am 20. Juni letzten Jahres mit über 22 MWh am meisten. Das Solarkraftwerk ist mit dem Verwaltungszentrum der HSE-Gruppe in Maribor verbunden, wo sie alle zwei Sekunden aktualisierte Daten über die Arbeitsleistung des Kraftwerks erhalten. Als wir drehten, schwankte die Leistung des Kraftwerks aufgrund des wechselnden Wetters stark. „Und das kann zu Problemen im Netz führen, aber wir managen sie, weil diese Anlage in die HSE-Bilanzgruppe einbezogen ist und wir etwaige Abweichungen ausgleichen, indem wir die Leistung an anderen Produktionsstätten im Land reduzieren oder erhöhen.“ erklärt Nenad Trkulja von der Holding Slovenske elektrarne.

Weltweit produzieren Solarkraftwerke rund 5 Prozent des Stroms, in Slowenien rund 3,5 Prozent.

Das größte Solarkraftwerk der Welt steht in Indien, es umfasst 5.700 Hektar, also eine Fläche, die tausendmal größer ist als das Solarkraftwerk bei Brežice. Seine Leistung beträgt 2245 MW und es produziert genug Energie, um 4,5 Millionen Haushalte zu versorgen.

In Slowenien haben wir mehr als 30.000 Solarkraftwerke, die etwa 3,5 Prozent des Stroms produzieren. Und obwohl es in Slowenien immer mehr Solarkraftwerke gibt, fügt Marko Topič die Daten zusammen, ja „Slowenien liegt bei der angeschlossenen Nennleistung von Solarkraftwerken pro Kopf im unteren Drittel der Mitgliedsstaaten der Europäischen Union. An erster Stelle stehen die Niederlande und Deutschland, die über die fünf- und vierfache Nennleistung von Solarstrom verfügen Pflanzen pro Kopf als Slowenien.“

Wie viel Strom könnte in Slowenien mit Solarkraftwerken produziert werden? Welche Lebensdauer haben Solarzellen und wie wird das Recycling gehandhabt? Welche Zukunft haben Solarzellen? Werden eines Tages riesige Solarkraftwerke in die Erdumlaufbahn gebracht? Sehen Sie sich Let’s Bite the Science of Solar Cells heute um 17:15 Uhr auf TV SLO1 an!