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Photovoltaik

Photovoltaikanlagen prägen wie auch Windenergieanlagen mittlerweile das Landschaftsbild innerhalb Deutschlands. Kaum eine Straße, in der nicht zumindest eines der Häuser die charakteristischen dunklen Photovoltaik-Module auf dem Dach besitzt und damit Sonnenenergie nutzt, um eigenen Strom zu erzeugen. Der Einsatz der Technologie reicht von kleinen mobilen Auflade-Stationen für Smartphones bis hin zu riesigen Freiflächenanlagen auf dem Feld.

Die Einsatzorte von Photovoltaik sind vielfältig: Hier ersetzen ungerahmte PV-Module einen Teil der Verbundsicherheitsgläser der transparenten Halle des Berliner Hauptbahnhofs.

Die Einsatzorte von Photovoltaik sind vielfältig: Hier ersetzen ungerahmte PV-Module einen Teil der Verbundsicherheitsgläser der transparenten Halle des Berliner Hauptbahnhofs.

Die Photovoltaik deckte im Jahr 2018 bereits 7,7 Prozent des gesamten deutschen Stromverbrauchs. Damit stellt sie 20,4 Prozent der Stromproduktion aus regenerativen Quellen und belegt Platz 2 hinter der Windenergie (Quelle: BMWi auf Basis AGEE-Stat). Deutschland ist für die hohe Qualität seiner Produkte sowie technisch fortschrittliche und innovative Produktionsverfahren bekannt. Das macht sich insbesondere für die Hersteller von Maschinen, Komponenten und Anlagen bemerkbar, die ihre Produkte erfolgreich ins Ausland verkaufen.

Die Kosten der Technologie und somit die Kosten für Strom aus dieser Quelle weiter zu senken, ist im Bereich Photovoltaik – genau wie auch bei den anderen auf dieser Seite vorgestellten Technologien – ein wichtiges Ziel von Forschung und Entwicklung. Höhere Wirkungsgrade der Zellen sowie effizientere Produktionsverfahren und eine längere Lebensdauer der Produkte tragen dazu bei. Wissenschaftsteams arbeiten daher daran, den Material- und Energieverbrauch bei gleichbleibender, möglichst steigender Qualität zu senken. Wichtig bei sämtlichen Forschungsansätzen ist es, neue Konzepte aus dem Labor auf industrielle Produktionsprozesse übertragen zu können. Flexibel auf verschiedene Zellkonzepte umrüstbare Anlagen sowie der vermehrte Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnologie tragen dazu bei. Zellen auf Basis kristallinen Siliziums als Halbleiter stehen weiterhin im Vordergrund der Entwicklung.

Ein weiteres wichtiges Forschungsfeld liegt im Bereich Dünnschichttechnologien. Dünnschichtsolarzellen können kostengünstiger produziert werden und eignen sich gut für die Integration in Gebäudefassaden. Ein Beispiel hierfür sind die so genannten CIGS-Solarzellen. Der Name steht für die darin eingesetzten Elemente Kupfer, Indium, Gallium und Selen, die in diesem Zellkonzept den Halbleiter bilden. Durch Forschung und Entwicklung steigt deren Wirkungsgrad kontinuierlich.

Daneben kommt zunehmend das Konzept der Tandemsolarzellen auf: Zwei oder mehr Solarzellen aus verschiedenen Materialien werden dabei übereinander geschichtet, um unterschiedliche Wellenlängen des Lichts in Strom umwandeln zu können. Der Wirkungsgrad ist entsprechend hoch, die Kosten aktuell jedoch ebenfalls. Ein Beispiel sind Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen.

Ausbau von Photovoltaik

Ende des Jahres 2018 waren in Deutschland Photovoltaikanlagen mit einer Gesamtleistung von rund 45 Megawatt installiert. Insgesamt wurden 77 Prozent mehr an neuer Leistung installiert als im Vorjahr. Mit 2.938 Megawatt erreichte der Ausbau damit erstmals seit 2012 wieder das jährliche Ausbauziel von 2.500 Megawatt. (Quelle: BMWi).

IRENA, die Internationale Organisation für erneuerbare Energien, geht für Deutschland von einem Wachstum von rund 200 Gigawatt an Photovoltaik-Leistung bis 2050 aus. Netto entspräche das hierzulande einem Zubau von rund fünf Gigawatt pro Jahr.

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