Ja, schönen guten Abend meine Damen und Herren. Herzlich willkommen zu einer neuen Ausgabe von

FAU Insights, heute zum Thema Photovoltaik. Mein Name ist Kai Willner, ich bin der Dekan der

Technischen Fakultät und habe heute die Freude und die Ehre, sie durch den Abend zu führen.

Und wir werden heute zwei spannende Vorträge zum Thema Photovoltaik anzuhören. Zum einen von Herrn

Dr. Engelhaf zum Thema Solarmodule aus dem Drucker für Städte unter Strom und dann von Herrn Dr.

Niggemann zum Thema mehr Effizienz in Bestandsgebäuden, Photovoltaik betriebene Sensorik als Schlüssel zur

schnellen und skalierbaren Dekarbonisierung. Ja, wie immer bei den FAU Insights wird die

Veranstaltung live gestreamt und auch aufgezeichnet und es werden Fotos gemacht. Falls jemand aus dem

Publikum jetzt nicht fotografiert werden möchte, möge er das jetzt bitte ansagen. Das scheint nicht

der Fall zu sein. Dann möchte ich Sie bitten auch Ihre Handys auszuschalten, wenn das noch nicht

geschehen ist. Gut, mit diesen einleitenden Worten möchte ich jetzt auch Herrn Dr. Engelhaf für seinen

Vortrag nach vorne bitten. Herr Engelhaf leitet seit 2021 die Gruppe Hochdurchsatzprozessentwicklung

für Photovoltaik hier in der Solarfabrik der Zukunft hier im Hause High Helmholtz,

das Institut Erlangen-Nürnberg, High Earn abgekürzt. Er promovierte in physikalischer Chemie an der

Universität Tübingen und arbeitete später auch in der Solarbranche bei Conaca in Nürnberg und dann

am ZHAE Bayern, auch schon in der Solarfabrik, die jetzt zum Helmholtz Institut gehört. Herr Engelhaf,

ich darf Sie bitten. Vielen Dank für die Einleitung und das zahlreiche Erscheinen.

Der Titel meines Vortrags Photovoltaik aus dem Drucker Städte unter Strom. Ich habe sie

abgekürzt als Solarfabrik der Zukunft gedruckte Photovoltaik. Worum geht es? Wir brauchen ca. 20

Terawatt installierte PV-Leistungen, um die Welt zu versorgen mit Strom. Davon sind bis heute nur

ein Terawatt installiert, das heißt, 19 Terawatt fehlen noch und wir hier an der Solarfabrik haben

unsere eigene Strategie, wie wir dazu beitragen. Wir haben hier auf diesem netten Bild die

Solarkraftwerke auf der grünen Wiese, das ist aber nicht das, wo wir hin wollen. Wir wollen hier die

Städte elektrifizieren, indem wir die Module installieren in Vordächer, in Fenster, in Automobile,

in Urban Furniture, wie das schön heißt, wo die Leute dann drunter sitzen und die Handys

aufladen können. Und da wird dann der Herr Niggemann noch mehr darüber erzählen für

Energy Harvesting in Innenräumen zum Beispiel, um IoT-Devices zu betreiben. Das heißt also,

wir wollen, dass die PV dort ist, wo sie gebraucht wird und wann immer sie gebraucht wird. Eine Zahl

dazu, es sind tatsächlich ein bisschen mehr Zahlen, also wir haben hier vier verschiedene Studien,

die sich Gedanken darüber gemacht haben, wie viel Fläche ist denn da in Deutschland. Also wie

gesagt, das ist nur Deutschland auf dem Dach und in der Fassade, um Solarmodule zu installieren.

Das sind nur die Flächen, die wirklich Sinn machen. Das sind schon mal um die 1000 Quadratkilometer

auf dem Dach und dann kommen nochmal, je nach Studie, ein paar 100 Quadratkilometer in der

Fassade hinzu. Also die Studien unterscheiden sich, aber es sind immer ein paar 100 Quadratkilometer,

das lohnt sich also. Das sind dann installierte Leistungen von insgesamt 200 bis 400 Gigawatt.

Ein Atomkraftwerk hat ca. 1 Gigawatt. Also wir haben hier ein paar 100 Atomkraftwerke in der

Fassade. Was ist jetzt überhaupt gedruckte Photovoltaik? Das hier ist nicht gedruckte

Photovoltaik, das sind Silizium-Wafers, Siliziumzellen. Wie funktionieren die? Das ist eigentlich ganz

einfach. Ich habe hier Silizium, ich habe hinten Elektrode, ich habe oben Elektrode, das Licht fällt

über die obere Elektrode ein. Es werden Ladungsträger erzeugt und die werden hier an diesem PN-Übergang

getrennt. So jetzt, wie sieht die gedruckte Photovoltaik aus? Also erstmal sieht die so aus.

Die ist dünn, die ist flexibel, die ist leichtgewichtig. Die kann auch semi-transparent sein,

so wie diese Module hier in der deutschen Pavillon auf der Expo in Mailand 2015. Das Prinzip sieht

auch nicht so viel anders aus als in einem Silizium-Modul. Ich habe hinten eine Elektrode,

ich habe oben eine Elektrode. Durch eine der Elektroden fällt Licht ein und jetzt sieht aber

meine Grenzfläche, mein PN-Übergang sozusagen, das sieht ein bisschen anders aus. Ich habe hier

einen PN-Übergang, der über das gesamte Volumen verteilt ist und deswegen heißt es auf Englisch

auch Bulk-Hetero-Junction und diese Bulk-Hetero-Junction besteht aus zwei Komponenten,

einem Polymer, das die Elektronen dann letztendlich hergibt und einem Akzeptor, das kann ein Fularen sein.

Ich komme nachher darauf zu sprechen, es sind heute keine Fularene mehr, aber das Prinzip ist