KONVOTIK

Konzentrierende Photovoltaik – Erforschung und Entwicklung der (Sekundär-)Optiken (KONVOTIK)

Freiformoptiken – Universeller Einsatz maßgeschneiderter Optikkomponenten

Hochwertige optische Geräte wie etwa Ferngläser, Mikroskope oder Kameraobjektive gehören mit zu den häufigsten Assoziationen, wenn es um Qualität „Made in Germany“ geht. Während die klassischen Optiken abbildender Systeme modular aus einzelnen Linsen verschiedener Brennweite mit kugelförmiger (= sphärischer) Oberfläche aufgebaut werden, zeichnet sich in den letzten Jahren immer deutlicher ein Wechsel hin zu maßgeschneiderten Einzelkomponenten mit Freiformoberflächen ab, die speziell auf die jeweilige Anwendung zugeschnitten sind. Dies ermöglicht eine Vermeidung von Abbildungsfehlern und steigert damit die Qualität der optischen Abbildung auf ein Maß, das auf konventionellem Weg grundsätzlich unerreichbar bleibt. Optische Systeme werden zudem wesentlich kompakter und leichter. Ein prominentes Beispiel solcher Optiken der nächsten Generation findet man beispielsweise in den ultrakompakten Kameras, die heute in nahezu jedem Mobiltelefon verbaut sind. Zusätzlich zu den auf Brechung oder Reflexion von Licht basierenden optischen Komponenten sind nunmehr auch solche verfügbar, deren Funktionsprinzip auf einer Beugung des Lichts beruht, sogenannte diffraktive optische Elemente (DOE). Für die wirtschaftliche Fertigung und die flexible und hochpräzise Vermessung solcher Optiken mit Freiformflächen sowie der DOE ist ein lückenloses Verständnis der optischen Eigenschaften des Systems, der Beschichtungen, der Aufbau- und Verbindungstechnik, des Herstellungsprozesses und der dabei verwendeten Werkzeuge erforderlich. Die neuen Optiken finden breite Anwendung in der Medizintechnik, Konsumerelektronik, Beleuchtung, Automobilbau, Sicherheitstechnik, Materialbearbeitung sowie im Maschinen- und Anlagenbau. Es gilt, die traditionelle Stärke deutscher Unternehmen bei der Fertigung hochwertiger, innovativer Optiken in die nächste Generation zu überführen.

Spitzentechnologie aus Deutschland bei den alternativen Energien!

Es ist abzusehen, dass die Menschheit ihren ständig wachsenden Energiekonsum künftig nicht aus fossilen Energieträgern wird decken können. Mit dem Erlöschen der fossilen Energiereserven wird eine Mischung aus regenerativen Energien wie Solarenergie, Windkraft, Wasserkraft und Biomasse einen immer höheren Stellenwert erlangen. Auch die Photovoltaik wird ihren Beitrag hierzu leisten. Um jedoch wirtschaftlich konkurrenzfähig zu sein, müssen die Herstellungskosten von Solarzellenmodulen noch drastisch gesenkt werden. Dieses kann vor allem durch das Etablieren neuer Technologien und Produktionsprozesse erreicht werden.

Neben der Dünnschicht- und kristallinen Silizium Photovoltaik hat sich in jüngster Zeit eine alternative Technologie, nämlich die Konzentrator Photovoltaik, entwickelt. Bei der Konzentrator Photovoltaik wird das Sonnenlicht gebündelt und auf eine hocheffiziente Solarzelle konzentriert. Diese hocheffizienten Solarzellen haben deutlich höhere Wirkungsgrade als die siliziumbasierenden in der Dünnschicht- und kristallinen Photovoltaik: Modulwirkungsgrad von 27% im Gegensatz zu 7 bis 17%. Der höhere Preis der hocheffizienten Solarzellen wird mittels Sonnenlichtkonzentration kompensiert, so dass die Konzentrator Photovoltaik das Potenzial der kostengünstigsten Photovoltaik-Technologie hat.

Derzeit steht die Konzentrator Photovoltaik noch am Anfang, aber Deutschland steht in dieser Hoch-Technologie mit an der Weltspitze. Innovative neuartige und Kosten sparende Technologien und Produktionsansätze helfen die Spitzenposition des Industriestandorts Deutschland zu festigen. Dadurch wird ein hoher Beitrag zur Zukunftsfähigkeit der Gesellschaft und der Schaffung und Sicherung von High-Tech Arbeitsplätzen geleistet.

Projektdetails

Koordinator

Dr.-Ing.Steffen Reichel
SCHOTT AG - Advanced Optics
Hattenbergstr. 10, 55122Mainz
+49 6131 66-3187

Projektvolumen

3,8 Mio. € (ca. 52% Förderanteil durch das BMBF)

Projektdauer

01.07.2010 - 31.12.2013

Projektpartner

SCHOTT AG - Advanced OpticsMainz
Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE)Freiburg im Breisgau
Soitec Solar GmbHFreiburg
IPROTec GmbHZwiesel
GD OPTICAL COMPETENCE GmbHSinn