US-Startup baut Thermo-Photovoltaik-Zellen mit Rekord-Wirkungsgrad von 40 Prozent
Im vergangenen Jahr haben Forschende des MIT eine Variante einer Thermo-Photovoltaik (TPV)-Zelle vorgestellt, die Wärme mit einem Wirkungsgrad von über 40 Prozent in Strom umwandelt. Damit haben sie den bisherigen Rekord von 32 Prozent deutlich übertroffen. Nun gibt es mit Antora Energy ein US-Jungunternehmen, das TPV-Zellen mit etwa diesem Wirkungsgrad in einem industriellen Maßstab herstellt, berichtet pv magazine.
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Antora betreibt Thermo-Photovoltaik-Fabrik in Kalifornien
In der neuen 2-MW-Fabrik von Antora in Kalifornien stellt die Jungfirma Thermo-Photovoltaik-Zellen für Wärmespeicheranwendungen her. Die Zellen basieren auf III-V-Halbleitern. Sie haben Berichten zufolge einen Wirkungsgrad von mehr als 40 Prozent bei der Umwandlung von Wärme in Strom.
„Unsere Zellen basieren auf III-V-Halbleitern, die eine höhere Leistung als herkömmliche Solarzellen haben und 100-mal mehr Strom produzieren als ähnlich große Geräte“, sagt CEO Andrew Ponec. „Die Zellen können jede Hochtemperatur-Wärmequelle in Elektrizität umwandeln, und ihre wichtigste Anwendung ist die Energiespeicherung“, fügte er hinzu und verwies auf die thermische Energiespeicherung im Netz (TEGS), eine kostengünstige Energiespeichertechnologie im Netzmaßstab, die TPVs zur Umwandlung von Wärme in Elektrizität bei Temperaturen über 2.000 °C einsetzt.
TPV-Systeme bisher nicht kommerziell nutzbar
Thermo-Photovoltaik ist eine Stromerzeugungstechnologie, die Wärmestrahlung zur Stromerzeugung in Photovoltaikzellen nutzt. Ein TPV-System besteht im Allgemeinen aus einem Wärmestrahler. Dieser muss hohe Temperaturen nahe oder über 1.000 °C erreichen können. Ebenfalls erforderlich ist eine photovoltaische Diodenzelle, die die von der Wärmequelle kommenden Photonen absorbieren kann.
Die Technologie zieht seit Jahrzehnten das Interesse der Forschung auf sich. Denn sie ist in der Lage, das Sonnenlicht im gesamten Sonnenspektrum einzufangen. Außerdem hat sie das technische Potenzial, die Shockley-Queisser-Grenze der herkömmlichen Photovoltaik zu überwinden. Die bisher gemeldeten Wirkungsgrade waren jedoch zu gering, um sie kommerziell nutzbar zu machen, da TPV-Geräte immer noch unter optischen und thermischen Verlusten leiden.
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Startup hat kritische Schwellenwerte erreicht
„Bislang hatte die TPV-Technologie weder die Effizienzschwelle erreicht, die erforderlich ist, um mit herkömmlichen Wärmekraftmaschinen zu konkurrieren, noch die Schwelle der Herstellbarkeit, die erforderlich ist, um die Technologie in großem Maßstab zu produzieren“, so Antora Energy. Jetzt hat das Startup nach eigenen Angaben diese beiden kritischen Schwellenwerte erreicht. Die Zellen hätten einen Wirkungsgrad von über 40 Prozent bei der Umwandlung von Wärme in Elektrizität. Daneben habe das Unternehmen die Fähigkeit zur Herstellung von TPV in großem Maßstab.
Das Startup hat sich im Jahr 2021 die Finanzierung durch die California Energy Commission gesichert. Sie soll dazu dienen, die TPV-Fertigungslinie in Kalifornien aufzubauen. „Ein Teil der ersten Finanzierung von Antora wurde von der Advanced Research Projects Agency-Energy des US-Energieministeriums bereitgestellt, um die TPV-Technologie in Zusammenarbeit mit dem National Renewable Energy Laboratory, dem Lawrence Berkeley National Laboratory und der Arizona State University zu entwickeln“, so das Unternehmen.
