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Energieerzeugung: Solarzellen: Deutliche Zugewinne beim Wirkungsgrad

Neue Fortschritte in der Solarzellentechnik könnten deren Wirkungsgrad in der Zukunft deutlich steigern und gleichzeitig die Preise für diese saubere Energieerzeugung deutlich senken. So gelang es einer Forschergruppe um Kylie Catchpole von der Universität von New South Wales in Sydney die Energieausnutzung so genannter dünner Solarzellen von bisher 8 bis 10 auf nun 13 bis 15 Prozent zu steigern. Damit wird ihre Anschaffung deutlich wirtschaftlicher und Solartechnik konkurrenzfähig zu anderen Energieformen  [1].

Die Wissenschaftler dampften einen nur zehn Nanometer dicken Silberfilm auf die Oberfläche der Solarzellen auf und erhitzten sie anschließend auf 200 Grad Celsius. Dabei zerfällt der Film in 100 Nanometer große Silberinseln, die das einfallende Licht verstärkt einfangen und auf die Siliziumoberfläche leiten. Als Folge verstärkt sich die Lichtabsorption im Wellenlängenbereich von 1050 Nanometer um das 16-fache und bei den kostspieligeren Wafer-Typen, die besonders auf Sonnenlicht mit 1200 Nanometer Wellenlänge ausgelegt sind, immerhin noch um das Siebenfache.

Im Vergleich zu den herkömmlichen dicken Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von 25 Prozent ist dies immer noch relativ wenig, doch sind diese auch deutlich teurer, da dafür große Mengen reinen Siliziums benötigt werden. Ab einem Wirkungsgrad von 15 Prozent rechnen sich jedoch auch die dünnen Wafer: Der Anschaffungspreis für die Solarzellenfläche, die benötigt wird, um ein ganzes Haus mit Strom zu versorgen, könnte in der Folge um ein Viertel sinken.

Neue Rekordwerte beim Wirkungsgrad kann auch das Team um David Carroll von der Wake-Forest-Universität vermelden: Innerhalb von zwei Jahren gelang es ihnen, die Effizienz organischer Solarzellen von drei auf sechs Prozent zu verdoppeln [2]. Sie erzeugten innerhalb dieser Kunststoffplatten aus Kohlenwasserstoffen Nano-Filamente, die den Blattadern von Pflanzen gleichen. Dadurch lassen sich dickere Absorptionsschichten in die Wafer einbauen, die wiederum mehr Licht aufnehmen können. Kommerziell verwendbar wird diese Technologie allerdings erst ab einem Nutzungsgrad von acht bis zehn Prozent, den die Wissenschaftler bis zum nächsten Jahr erreichen möchten. Im Vergleich zu den gängigen Siliziumwafern besticht sie durch eine billigere und einfachere Produktion sowie das deutlich leichtere Gewicht. (dl)
05.05.2007

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 05.05.2007

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