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Institut für Energie- und Klimaforschung

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Projekt: STREET: Einsatz von hocheffizienten Solarzellen in elektrisch betriebenen Nutzfahrzeugen

Das Ziel des Verbundprojekts STREET ist der Nachweis eines ökonomisch und ökologisch sinnvollen Kosten-zu-Nutzen-Verhältnis von Vehicle-Integrated Photovoltaik (VIPV) auf Elektro-Nutzfahrzeugen. VIPV unterstützen die Stromversorgung der Fahrzeuge mit photovoltaisch erzeugter Energie ohne jegliche CO2 Emission. Im Projekt werden hoch-effiziente kristalline Silizium-Solarzellen verwendet und weiterentwickelt, da sie einen guten Kompromiss aus Kosten und Energieerzeugung darstellen im Vergleich zu anderen Technologien (III/V). Dadurch wird die Minimierung der Stromgestehungskosten (€/kWh) für VIPV ermöglicht. Solarmodule, die diese Zellen enthalten, werden auf einen E-Transporter der Aachener Firma Streetscooter montiert. Denn gerade für Lieferfahrzeuge, die eine große Dachfläche haben und in Innenstädten immer mehr genutzt werden, kann die Solarenergie einen signifikanten Anteil des benötigten Stroms erzeugen und dabei die CO2 Belastung der Innenstädte reduzieren.

Das Projekt durchläuft drei Iterationsschritte, in denen jeweils ein Prototyp des E-Transporters von Streetscooter mit einer Generation Solarmodule verkleidet wird. Im ersten Schritt werden als Generation#1 kommerziell produzierte Silizium-Heterostruktursolarzellen (Silicon Hetero Junction, SHJ) Solarzellen von Meyer Burger Germany verwendet, die Wirkungsgrade von 22.5 % erzielen. Basierend auf den gesammelten Erfahrungen durch Testfahrten und dem Erstellen von Ertragsmodellen in diesem Schritt werden alle Komponenten weiterentwickelt und besser an die VIPV-Anforderungen angepasst. Im zweiten Schritt werden diese herkömmlichen Solarzellen durch weiterentwickelte SHJ Solarzellen ersetzt, die Wirkungsgrade von über 23 % erzielen sollen. Die Wirkungsgradsteigerung bei der Generation#2 soll erreicht werden durch die Verwendung von transparenteren Vorderseiten-Schichtstapeln auf Basis von nanokristallinen Siliziumoxid-Schichten <n> nc-SiOx:H und Indium Wolfram Oxid (IWO). In der dritten und letzten Stufe werden polykristalline Silizium auf Oxid interdigitierte Rückkontakt (POLO-IBC) Solarzellen verwendet, die im Labor Wirkungsgrade über 25 % erzielen. In diese Zellen werden zusätzlich Bypass-Dioden integriert um einen Mehrertrag unter im Fahrbetrieb auftretender Teilverschattung zu erzielen. In allen Schritten werden anhand von Testfahrten und Einzelmodultests Daten gesammelt anhand deren ein Ertragsmodell erstellt wird.

Der Verbund stellt einen Zusammenschluss von Instituten und Firmen aus der Photovoltaik und der (Elektro-) Automobilindustrie dar, die in der technologischen Entwicklung auf ihrem speziellen Gebiet jeweils führend sind. Dieses Konsortium bildet die gesamte für VIPV notwendige Wertschöpfungskette ab: Herstellung von Solarzellen (ISFH, MBE, JÜLICH, HZB, MBG), Solarzellenstrings (MBG, ISFH) und Solarmodulen (a2-solar) sowie der Integration ins Bordnetz (Continental) und ins Fahrzeug (Streetscooter).


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