Einblicke in aktuelle Forschungsfelder der Photovoltaik am Fraunhofer ISE in Freiburg
07.10.2025, Freiburg
Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE
| Dr. Martin Heinrich
& Giorgi Tsutskiridze

Am 7. Oktober 2025 besuchte die Projektgruppe das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg. Der Vormittag begann am Hauptstandort in der Heidenhofstraße mit einer Begrüßung durch Dr. Martin Heinrich, Leiter der Gruppe „Einkapselung und Integration“ im Bereich Modultechnologie. Er stellte die Forschungsfelder des Instituts vor, darunter Photovoltaik, energieeffizientes Bauen, industrielle Prozesse und Leistungselektronik. Anschließend sprach Giorgi Tsutskiridze, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer ISE und Masterstudent an der Burg Giebichenstein. Sein Vortrag behandelte technologische und physikalische Grundlagen, historische Entwicklungen sowie politische und ökonomische Rahmenbedingungen der Photovoltaik. Er erläuterte den Herstellungsprozess von Solarzellen – von der Reinigung des Quarzsands über die Siliziumgewinnung bis zu den fertigen Wafern – und ging auf Herausforderungen wie den hohen Silberverbrauch und Fragen der Nachhaltigkeit ein. Er stellte außerdem ihre aktuellen Forschungsarbeiten zu integrierter Photovoltaik bzw. Konzepten der integrierten Photovoltaik vor, beispielsweise in Gebäuden, Fahrzeugen oder Lärmschutzwänden. Am späten Vormittag erhielten die Teilnehmenden Einblicke in Projekte wie den Solarradweg und die MorphoColor-Technologie¹, die durch spezielle Beschichtungen farblich variable und ästhetische PV-Module ermöglicht. Besonders spannend war es, die Forschungsgebäude und laufenden Projekte aus nächster Nähe zu erleben. Nach der Mittagspause in der Instituts-Kantine folgte der Besuch des Standorts Haid. Dort standen Themen wie Halbzellen- und Shingle-Matrix-Technologien, Infrarotprüfungen sowie Recyclingverfahren im Fokus. Besonders eindrucksvoll war die Führung durch die Produktionsbereiche, bei der die Studierenden ein kleines Testmodul selbst laminieren konnten. Der Tag bot einen umfassenden Einblick in aktuelle Entwicklungen und Herausforderungen der Photovoltaikforschung und verdeutlichte die Rolle des Fraunhofer ISE als führende Forschungseinrichtung auf diesem Gebiet.

1) www.ise.fraunhofer.de

Solarzellenworkshop

Am Standort Haid des Fraunhofer ISE erhielten die Studierenden einen spannenden Einblick in die Produktionsverfahren von Solarzellen und -modulen. Nach einer Einführung in die Forschungsarbeit des Instituts konnten die Teilnehmenden verschiedene Fertigungsschritte hautnah erleben und nachvollziehen, wie aus einzelnen Komponenten funktionsfähige Solarmodule entstehen.Im anschließenden Workshop stellten die Teilnehmenden eigenständig Testmodule her. Zunächst wurden die Glasscheiben sorgfältig gereinigt, um eine saubere Oberfläche zu gewährleisten. Mithilfe eines Zinnmessgeräts überprüften sie, welche Seite des Glases verzinnt war, bevor darauf eine EVA-Folie aufgelegt wurde. Danach platzierten sie zwei Halbzellen auf der Folie und betteten diese mit einer weiteren EVA-Schicht ein. Zum Abschluss wurde eine Rückseitenfolie aufgebracht, bevor das Modul laminiert wurde.Während des Laminierprozesses verschmilzt die EVA-Folie leicht und verbindet alle Schichten fest miteinander, wodurch ein stabiles Solarmodul entsteht. Der Besuch bot den Teilnehmenden einen praxisnahen Einblick in die Forschung und Anwendung moderner Solartechnologien und verdeutlichte die Bedeutung innovativer Ansätze für eine nachhaltige Energiezukunft.

WEtransFORM - Zur Zukunft des Bauens
08.10.2025, Bonn
Bundeskunsthalle

„WEtransFORM – Zur Zukunft des Bauens“ ist eine Ausstellung, die Ideen für den aktuellen ökologischen Wandel präsentiert. Durch die Verbindung von Architektur, Design, Nachhaltigkeit und sozialem Bewusstsein zeigt die Ausstellung, dass nachhaltiges Bauen eine technische Herausforderung darstellt, die sowohl aus kultureller als auch aus sozialer Perspektive angegangen werden muss. Die Ausstellung konzentriert sich auf acht Hauptthemen: Klimaresilienz, Biodiversität, Suffizienz, Sanierung bestehender Gebäude, Kreislaufwirtschaft, Experimentieren und soziale Verantwortung. Sie ermutigt die Besuchenden, nicht nur zu lernen, sondern auch aktiv zu werden, zu experimentieren und ihre eigene Rolle im nachhaltigen Wandel sowie die Gestaltung einer nachhaltigen Zukunft zu überdenken. Es werden verschiedene Ansätze vorgestellt, darunter Lösungen für Gebäude und Städte, die sich an extreme Wetter- und Klimarisiken anpassen, die Stärkung urbaner Grünflächen und die Integration natürlicher Elemente in Architekturkonzepte, der sparsamere Materialeinsatz, Anpassung, Wiederverwendung und die Verwendung natürlicher Materialien. Ein Beispiel dafür ist „Tree.ONE“ von ecoLogicStudio: ein biotechnologischer, 3D-gedruckter, zehn Meter hoher „Baum“, der mithilfe von Mikroalgen CO₂ absorbiert und Biomasse produziert. „Tree.ONE“ entstand aus dem langjährigen Interesse von ecoLogicStudio an den Möglichkeiten von Algen. Das Design wurde mithilfe von Algorithmen entwickelt, die die Logik architektonischer Säulen und baumartiger Systeme kombinieren und die „biologische Intelligenz“ der Natur nachahmen, um maximale Festigkeit aus dem biegsamen Material zu gewinnen. „Es genügt nicht, die Modernisierung einer modernen Stadt durch den Einsatz neuer grüner Technologien zu betrachten, sondern wir müssen uns neue photosynthetische Prozesse vorstellen und visualisieren, die ihr zukünftiges Wachstum bestimmen werden“, sagte Claudia Pasquero, Mitbegründerin von ecoLogicStudio.

Fraunhofer CSP - Entwicklung und Zukunftstrends von Photovoltaik
09.10.25, Halle (Saale)
Fraunhofer CSP | Dr. B Jäckel

Unser Ausflug zum Fraunhofer-Zentrum für Silizium-Photovoltaik (CSP) in Halle (Saale) bot einen umfassenden Einblick hinter die Kulissen des Wandels im Energiesektor. Die Forschung des Instituts deckt den gesamten Lebenszyklus ab – von der Siliziumkristallisation bis zum Recycling. Die Entwicklung in den letzten zwei Jahrzehnten war geradezu drastisch. Während die Modulkosten von rund 1500 € auf nur noch 50 € gesunken sind, ist der Wirkungsgrad von 10 % auf über 24 % gestiegen. Neue Zelltechnologien wie TOPCon und IBC treiben diese Leistungssteigerung voran und ermöglichen gleichzeitig eine „all-black“-Optik, ein entscheidender Faktor für die architektonische Integration. Da die Module jedoch auf fast 3 m² anwachsen, hat sich die Kostenstruktur verschoben: Die Hardware ist mittlerweile erschwinglich, doch Logistik und Installation sind zu den neuen wirtschaftlichen Engpässen geworden. Folglich bevorzugen aktuelle Trends leichte, ästhetisch optimierte Module mit dünnerem Glas und „Zero-Gap“-Layouts, um die visuelle Homogenität zu verbessern. Dennoch bleibt Nachhaltigkeit eine komplexe Herausforderung. Zwar ist die Energierücklaufzeit kurz (1–3 Jahre), doch verbraucht die Branche unglaubliche 10 % des weltweiten Silberbedarfs, was die Forschung zu leitfähigen Alternativen antreibt. Darüber hinaus ist die Rückgewinnung von Materialien aus alten Modulen zwar technisch möglich, doch bleibt die wirtschaftliche Rentabilität eine Hürde. Die Schlussfolgerung für unsere Arbeit ist klar: Während der Massenmarkt weltweit dominiert wird, liegt die Zukunft der europäischen Solarinnovation nicht in Massenprodukten, sondern in maßgeschneiderten, hochwertigen und designorientierten gebäudeintegrierten Photovoltaikanlagen (BIPV). Gerade diese Schnittstelle zwischen Hightech-Effizienz und ästhetischer Individualisierung macht das Potenzial unserer eigenen Designkonzepte aus.

Solar Materials - Einblick in die Gegenwart und Zukunft des Solar Recyclings
22.10.2025, Halle (Saale)
Solar Materials

Für eine wirklich nachhaltige Solarenergie reicht es nicht aus, Strom sauber zu erzeugen – auch die Entsorgungsphase von Solarmodulen muss berücksichtigt werden. Das Unternehmen Solar Materials leistet einen wesentlichen Beitrag zur Kreislaufwirtschaft. Solar Materials nutzt ein eigens patentiertes Verfahren, das eine außergewöhnlich hohe Rückgewinnungsquote von 98 % des gesamten Modulgewichts erreicht. Dadurch kann das Unternehmen die derzeit niedrigste Recyclinggebühr auf dem Markt anbieten. Bei den recycelten Modulen handelt es sich um kristalline Silizium-Solarmodule, die gestapelt auf Paletten angeliefert werden. Ein großer Teil eines Solarmoduls besteht aus Glas (≈70 %) und Aluminium (≈15 %). Solar Materials gewinnt beide Materialien in hoher Reinheit zurück. Das Glas kann zur Herstellung von Behälterglas verwendet werden, und das Aluminium kann mit einer Energieeinsparung von bis zu 95 % im Vergleich zu Primäraluminium eingeschmolzen werden. Zudem werden wertvolle Materialien wie Silizium, Silber und Kupfer abgetrennt. Besonders hervorzuheben ist Silber: Obwohl es nur etwa 0,1 % der Masse des Moduls ausmacht, macht es fast 50 % seines Materialwerts aus. Nach der Reinigung wird das Silber in technischen Anwendungen wiederverwendet. Das zurückgewonnene Silizium wird von einem Partnerunternehmen zu hochreinem Material weiterverarbeitet. Es kann jedoch nicht erneut für Solarzellen verwendet werden. Die erste industrielle Recyclinganlage von Solar Materials befindet sich in Magdeburg und verarbeitet bis zu 3.000 Tonnen pro Jahr. Eine zweite, deutlich größere Anlage befindet sich derzeit in der Entwicklung und soll den steigenden Bedarf an professionellem Modulrecycling decken. Die recycelten Sekundärrohstoffe weisen einen um bis zu 80 % reduzierten CO₂-Fußabdruck auf und sparen erhebliche Mengen an Energie ein. Auf diese Weise spielt Solar Materials eine entscheidende Rolle dabei, nachhaltige Ressourcenkreisläufe zu schließen und Solarenergie langfristig bezahlbar zu halten. Dennoch war es bedrückend zu sehen, wie viel Aufwand die Trennung der Materialien erfordert, ohne dass der Kreislauf geschlossen werden kann, da die Module überhaupt nicht für das Recycling ausgelegt sind.