H2-Produktion: Kombimodul verdoppelt Wasserstoffproduktion im Freien

Fast ein Drittel der einstrahlenden Sonnenenergie setzt der kleine Kasten in Wasserstoff um. Das gelingt dank neuartiger Solarzellanordnung.

1. Juli 2026 um 11:14 Uhr / Mario Petzold

Durch die direkte Verschaltung der beiden Komponenten ergab sich die deutliche Effizienzsteigerung. Bild: Fraunhofer ISE/Bearbeitung: Golem

Am Fraunhofer-Institut für solare Energiesysteme ist ein Modul mit präzise aufeinander abgestimmter Solarzelle und Elektrolyseur entwickelt worden. In Feldtests fanden sich 31,3 Prozent der einstrahlenden Solarenergie im Brennwert des erzeugten Wasserstoffs wieder.

Im Vergleich zur Kombination aus einer handelsüblichen Photovoltaikanlage und einem Elektrolyseur entspricht diese Effizienz grob einer Verdopplung. Auf gleicher Fläche lässt sich somit die doppelte Menge Wasserstoff gewinnen.

Erreicht wurde dies durch den Einsatz von besonders leistungsstarken, mehrschichtigen III-V-Solarzellen, die in Labortests bis zu 47 Prozent des Lichts in Strom umwandeln können. In großen Modulen unter natürlichem Licht sind es immer noch 37 Prozent. Die römischen Ziffern III und V stehen dabei für die Hauptgruppen im Periodensystem, in denen die eingesetzten Halbleiter zu finden sind.

Teure Materialien, effektiv eingesetzt

Derartige Solarmodule befinden auch aktuell schon im Einsatz, allerdings nur im Orbit, da die Materialkosten für einen großflächigen Einsatz viel zu hoch sind. Aus diesem Grund befindet sich eine Linsenanordnung über sehr kleinen Solarmodulen, die das Licht auf die photoaktiven Flächen konzentriert. Entscheidend für die Bewertung der Effizienz bleibt die Fläche, die die Linsen belegen.

Die parallel geschalteten Solarmodule wurden darüber hinaus direkt mit Kathode und Anode der Elektrolyseure verbunden, um mögliche Verluste zu minimieren. Auf diese Weise konnte im Freien auf 64 Quadratzentimetern Linsenfläche Wasserstoff produziert werden.

Trotz der Größe eines Handtellers hätte das System demnach in 1 Stunde ungefähr 1 Liter Wasserstoff erzeugt. Auf einen Quadratmeter hochgerechnet wären es bereits mehr als 100 Liter oder 10 g.

Noch handelt es sich um einen reinen Prototyp, von dem das Entwicklungsteam nicht sagen kann, wann es sich zu einem wettbewerbsfähigen Preis herstellen lässt. Die genutzten Solarmodule mit den Linsenanordnungen über Hochleistungszellen sollen ebenfalls marktreif entwickelt werden und könnten im besten Fall Strom 10 Prozent günstiger produzieren als klassische Photovoltaik. In zwei Jahren könnte es so weit sein.