Dünnschicht-Solarzelle mit gutem Wirkungsgrad

Foto: ap/R. Sturm

Neue Power für Solarstrom: Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Lausanne (EPFL) entwickleten ein neues Verfahren, um kostengünstig Zinkoxidfilme im Nanometerbereich herzustellen. Damit lässt sich die Effizienz von Dünnschichtsolarzellen, die Tausend Mal dünner sind als herkömmliche Photovoltaikelemente, steigern.

"Das technische Potenzial der Photovoltaik ist riesig. Die Forschung sorgt mit Neuerungen für eine stetig ansteigende Lernkurve. Ich bin zuversichtlich, dass sich diese Entwicklung auch in absehbarer Zukunft fortsetzen wird", sagt der Sprecher der Solarenergieforschung Bernd Rech vom Helmholtz Zentrum Berlin im Gespräch mit Interview.

 

Foto: PV-LAB, EPFL/SNSF

Solarstrom ist momentan noch zu teuer, heißt es in einer Meldung der Agentur Pressetext. Das hänge auch damit zusammen, dass der Ausgangsrohstoff Silizium viel Geld koste.

An der EPFL wird daher schon seit längerem an Dünnschichtsolarzellen geforscht. Diese Technik erlaubt es, möglichst sparsam mit dem Rohstoff Silizium umzugehen. Der Haken ist, dass mit sinkendem Durchmesser der Siliziumschicht die Absorptionsrate für Sonnenlicht sinkt. Deshalb greifen die Forscher zu einem Trick. Mithilfe von Zinkoxidkristallen wird das einfallende Licht so gestreut, dass die Aufnahmerate im Silizium steigt.

"Theoretisch ist sogar ein höherer Wirkungsgrad als bei konventionellen Elementen möglich, wenn man mehrere Dünnschichtmaterialien stapelt", sagt Rech.

Allerdings ist es technisch sehr schwierig, die pyramidenförmigen Zinkoxidkristalle in die richtige Form zu zwingen. Die Forscher in Lausanne haben jetzt eine Möglichkeit gefunden, um dünne Schichten aus Zinkoxid in der gewünschten Form herzustellen. Dazu erstellen sie laut "Pressetext" eine Negativform der geplanten Struktur und lassen darauf die Kristalle wachsen. Anschließend muss die Oxidschicht nur noch abgezogen werden. Diese Technik lasse sich auch im industriellen Maßstab anwenden.

 

Damit wird es möglich, preiswerte Photovoltaikelemente und in weiterer Folge auch billigeren Strom herzustellen, heißt es in der Meldung. "Die Photovoltaik wird in den nächsten Jahren und Jahrzehnten einen großen Beitrag zur Energieversorgung leisten. In südlichen Ländern ist sie teilweise heute schon konkurrenzfähig", sagt Rech.

Ein weiterer Vorteil der neuen Technik ist, dass Zinkoxid ein sehr häufig vorkommender Rohstoff ist. Außerdem sei das Material vollkommen ungiftig und belaste die Umweld daher kaum. Auch durch die Einsparung von Silizium ergäbe sich eine bessere Ökobilanz, weil die Herstellung von Silizium aus Sand extrem energieaufwändig ist. "Man muss allerdings berücksichtigen, dass die Einsparung nur das Halbleiterelement betrifft und nicht das ganze Solarmodul. Trotzdem kann im Vergleich zu herkömmlichen Elementen einiges an Material und Energie gespart werden", erklärt Rech.

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