Pepperoni ist ein vierjähriges Forschungs- und Innovationsprojekt, das gemeinsam vom Helmholtz-Zentrum Berlin und Qcells koordiniert wird und Europa dabei unterstützen soll, bis 2050 klimaneutral zu werden. Grundlage des Projekts ist die Perowskit/Silizium-Tandem-Photovoltaik-Technologie.
Ziel von Pepperoni ist es, die Hindernisse für die Markteinführung der Tandem-Solartechnologie zu identifizieren, zu überwinden und schließlich die Grundlagen für neue Produktionskapazitäten in Europa zu schaffen. Eine Pilotlinie, die diese Entwicklung ermöglicht, wird am europäischen Hauptsitz von Qcells in Thalheim, Deutschland, errichtet. Das Projekt startete am 1. November 2022 mit der langfristigen Vision, Europa eine industrielle Führungsrolle bei der PV-Produktion auf dem Weltmarkt zu ermöglichen.
Klimaneutralität bis 2050
Die Europäische Union strebt die Klimaneutralität bis 2050 in einem Szenario an, in dem erneuerbare Energien eine zentrale Rolle spielen. Gegenwärtig ist der Energiesektor für mehr als 75 % der Treibhausgasemissionen in der EU verantwortlich. Das Programm für Forschung und Innovation , Horizon Europe, das bis 2027 läuft und mit 95,5 Mrd. Euro ausgestattet ist, ist eine der wichtigsten Maßnahmen der Europäischen Kommission, um den Klimawandel zu bekämpfen und die Energiewende hin zu erneuerbaren Energien zu beschleunigen. Pepperoni, ein neues F&I-Projekt, das von der EU im Rahmen von Horizon Europe kofinanziert und vom Schweizer Staatssekretariat für Bildung, Forschung und Innovation (SBFI) unterstützt wird, kann wesentlich zur Erreichung dieser Ziele beitragen.
Nutzung von Solartechnologien für die europäische Produktion
Pepperoni will eine Pilotlinie zur Entwicklung von Solarmodulen mit Perowskit/Silizium (Si)-Tandemtechnologie aufbauen. Die Finanzierung beläuft sich auf rund 14,5 Mio. Euro über vier Jahre, wobei das Konsortium der beteiligten Partner die gesamte Wertschöpfungskette der PV-Innovation abdeckt. Die bisher am weitesten verbreiteten Solarzellentechnologien werden mit Silizium hergestellt, und die Silizium-PV ist heute in vielen Teilen der Welt eine der billigsten Möglichkeiten der Stromerzeugung. Der Erfolg der Solarindustrie in den letzten Jahren hat die Branche an die derzeitigen praktischen Grenzen des Wirkungsgrads der Siliziumtechnologie gebracht. Um über die Grenzen der Ein-Material-Zellen hinauszugehen, haben Wissenschaftler vorgeschlagen, eine komplementäre Solarzelle hinzuzufügen, um sogenannte „Tandem“-Solarzellen zu bilden.
Pepperoni hat sich für eine Technologie entschieden, die das beste Verhältnis zwischen Leistung und Herstellungskosten verspricht – das Silizium-Perowskit-Tandem. Perowskit, ein neuartiges Material mit einer speziellen Kristallstruktur, kann so eingestellt werden, dass es die Teile des Sonnenspektrums ausnutzt, die typische Silizium-PV-Materialien nicht effizient nutzen können. Daher eignet sich Perowskit hervorragend als Hybrid-Tandempartner.
Die industrielle Siliziumzellen wird mit einer Perowskit-Topzelle „augefpeppt“. Dieses Tandemdesign profitiert vom industriellen Know-how der Silizium-Photovoltaik und erweitert den Bereich der erreichbaren Leistungswandlungseffizienz (Power Conversion Efficiency/ PCE) über die praktischen Grenzen von Silizium hinaus.
Die Erhöhung des PCE von Solarzellen ist aus zwei Gründen wichtig. Langfristig ist dies der effektivste Weg, um die Stromgestehungskosten zu senken. Und kurzfristig ist dies der beste Weg, um die Photovoltaik für Anwendungen zu fördern, bei denen der Platz begrenzt ist, z. B. auf Dächern, an Fassaden oder in Fahrzeugen.
Pilotlinie bei Qcells
Im Rahmen von Pepperoni wird am europäischen Hauptsitz von Qcells in Thalheim, Deutschland, eine Pilotlinie für Tandemzellen in Industriequalität eingerichtet, die innovative Anlagen, Prozesse und Materialien zur Herstellung von hocheffizienten Tandemzellen und -modulen umfasst.
Fabian Fertig, Director Global R&D Wafer & Cells bei Qcells: „Qcells ist stolz darauf, Teil des Pepperoni-Konsortiums mit seinen Weltklasse-Technologiepartnern zu sein. Diese Forschung verspricht, neue Wege bei der Weiterentwicklung der Perowskit-Silizium-Tandem-Solarzellen- und Modultechnologie zu beschreiten. In einer Zeit, in der das bestehende Energiesystem einem noch nie dagewesenen Druck ausgesetzt ist, ist es sehr spannend, diesen ersten und transformativen Schritt in Richtung einer industriellen Fertigung der PV-Technologie der nächsten Generation in Europa zu realisieren.“
Q.antum-Technologie
Der Ansatz ist, einen Typ von Silizium-Bottomzellen zu verwenden, der auf einer Technologie basiert, die weltweit bereits im Gigawatt-Maßstab produziert wird: die Q.antum-Technologie. Sie wurde 2012 vom Projektpartner Qcells, der die Technologieentwicklung leitet, erstmals vorgestellt.
Über das Konsortium
Pepperoni bündelt europäisches Wissen und Know-how von der Grundlagenforschung über die Prüfung und Entwicklung von Solarzellen im kleinen Maßstab bis hin zur industriellen Fertigung großer Solarmodule im Hochdurchsatzverfahren. Dem Konsortium gehören 17 Partner aus 12 Ländern in ganz Europa an:
Netzwerk
- Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH (RTO)
- Hanwha Qcells GmbH (IND)
- Mondragon Assembly S.COOP (IND)
- Von Ardenne GmbH Business Area PV (IND)
- FOM Technologies APS (SME)
- Teknisolar SRL (SME)
- Dyenamo AB (SME)
- Yparex BV (SME)
- Institut National de L’Environnement et des Risques (RTO)
- Polymer Competence Center Leoben GmbH (RTO)
- Bureau de Recherches Géologiques et Minières (RTO)
- University of Ljubljana (UNI)
- Kauno Technologijos Universitetas Department of Organic Chemistry (UNI)
- Université de Liège Chemical Engineering (UNI)
- Technische Universiteit Eindhoven Applied Physics (UNI)
- Centre Suisse d’Electronique et de Microtechnique – Recherche et Développement (RTO)
