Die Sonne ist ein perfekter Energielieferant – allerdings nur dort, wo sie direkt auf Solarmodule scheint. Juan Francisco Martínez Sánchez hat einen Weg gefunden, dass auch Streulicht effizienter eingefangen und in Strom verwandelt werden kann.
Die Herausforderungen sind groß: Energie soll künftig nur noch aus erneuerbaren Quellen gewonnen werden. Die Sonne spielt dabei eine zentrale Rolle. Dank effizienter Technologien lässt sich direktes Sonnenlicht bereits gut nutzen. Dort, wo sie nicht direkt einfällt, ist die Ausbeute allerdings eher gering, denn Module mit einer Konzentrator-Technologie benötigen senkrechtes Licht. „Da sie konzentrierende Optiken verwenden, kann der diffuse Teil des Sonnenlichts nicht verwertet werden“, erklärt Juan Francisco Martínez Sánchez, „daher sind sie nur für Länder interessant mit hoher direkter Einstrahlung wie in Lateinamerika oder Afrika.“ Photovoltaikmodule aus Silicium können zwar diffus einfallendes Licht einfangen, aber die Ausbeute ist überschaubar.
Juan Francisco Martínez Sánchez wollte die neuesten Technologien verbinden – und hat in seiner Doktorarbeit ein Modul entwickelt, das Maßstäbe setzt: Es nutzt einerseits das direkte Sonnenlicht, das über Linsen auf winzige Konzentrator-Solarzellen gelenkt wird, fängt aber auch das Streulicht ein. Dabei konnte der Wissenschaftler auch auf die Erfahrungen des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme zurückgreifen, wo seit mehr als zwanzig Jahren an der Konzentrator-Technologie – kurz CPV – geforscht wird. „Sie ist bewährt“, sagt Juan Francisco Martínez Sánchez, der „die größtmögliche Energieproduktion pro Quadratmeter generieren wollte“, wie er es nennt. „Das haben wir geschafft.“
Weltrekord:
34,2 Prozent
Wirkungsgrad erreicht das neuartige hybride Photovoltaikmodul bei Globalstrahlung, der Summe aus diffusem und direktem Sonnenlicht – fast doppelt so viel wie handelsübliche Flachmodule.
Das neue „EyeCon“-Modul kann die Erträge von Flachmodulen fast verdoppeln und ist abgestimmt auf Europa, wo man es meist mit fünfzig Prozent direktem und fünfzig Prozent indirektem Licht zu tun hat. Das neue System könnte langfristig sogar mehr als nur Strom erzeugen, meint Juan Francisco Martínez Sánchez. „Auf urbanen Plätzen und Parks kann es Energie erzeugen, Schatten spenden und nachts mit LEDs für Beleuchtung sorgen – verpackt in ästhetischem Design.“
Juan Francisco Martínez Sánchez: Will den Klimawandel aufhalten
Er ist mit viel Sonnenschein groß geworden. Juan Francisco Martínez Sánchez wurde in Mexiko geboren, wo auf vielen Dächern und Feldern Strom gewonnen wird. Eigentlich liebäugelte er mit einer Fußballerkarriere, als Sohn zweier Professoren studierte er dann doch Maschinenbau und Elektrotechnik an der Universität seiner Heimatstadt León. Er begann, sich für erneuerbare Energien zu interessieren, und beschloss, seinen Master in Deutschland zu machen. An der Universität Ulm holte er sich das Rüstzeug unter anderem in Elektrolyse, um dann nach Freiburg zu wechseln, wo er sich am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme auf die Photovoltaikforschung spezialisiert hat. „Dort wurde die effizienteste Solarzelle der Welt entwickelt“, sagt er, „aktuell halten wir wieder den Rekord mit 47,6 Prozent Wirkungsgrad bei direktem, konzentriertem Sonnenlicht.“
Der 32-Jährige hat keinen Zweifel, dass solch innovative Forschung dringend notwendig ist. „Der Klimawandel kennt keine Grenzen“, sagt Juan Francisco Martínez Sánchez – und sei auch in seiner Heimat Mexiko extrem zu spüren. „2018 wurden 52 Grad gemessen“, erzählt er, „deshalb braucht es für die Energiewende so viel Photovoltaik wie möglich.“
