Lizzie & Nouga: Energie! - Die Sonne liefert Energie im Überfluss

03.05.16

FNR
University of Luxembourg
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Leuchtend gelb glüht sie am Himmel, unsere Sonne. Tag für Tag schickt sie uns mit ihren Strahlen Licht und Wärme zu. Darin steckt jede Menge Energie – viel mehr, als wir Menschen überhaupt verbrauchen könnten. Diese Solar-Energie kann man einfangen. Man kann daraus elektrischen Strom machen, der aus der Steckdose kommt. Oder man kann damit Autos fahren und Flugzeuge fliegen lassen. Cool, oder?

Wie das geht? Zum Beispiel mit Solar-Anlagen. Die sieht man auf vielen Hausdächern. Auch Lizzies Eltern haben so eine Solar-Anlage auf dem Dach. „Die macht Strom für den Fernseher und den Computer“, weiß Lizzie. „Aber ich hab keine Ahnung, wie das genau geht.“

Schauen wir uns eine Solar-Anlage mal genauer an. In jeder Anlage stecken viele einzelne Solar-Zellen. Die verwandeln die Sonnenenergie in elektrische Energie. Es gibt sie in verschiedenen Größen, eine typische Solar-Zelle ist etwa so groß wie eine quadratische Tafel Schokolade. Jede dieser Solar-Zellen setzt sich aus zwei Schichten zusammen. Fachleute sagen dazu: Halbleiter.

Die Halbleiter werden meist aus Silizium hergestellt. Dieses chemische Element hast du mit Sicherheit schon mal in der Hand gehabt, auf dem Spielplatz oder am Strand etwa. In Sand steckt nämlich ganz viel Silizium. Für die Herstellung der Halbleiter braucht man erst mal ganz reines Silizium. Später wird dann noch eine kleine Menge anderer Chemikalien hinzugefügt. Ohne die würde die Verwandlung der Sonnenenergie nicht funktionieren.

Winzige Teilchen bewegen sich

Trifft nun ein Sonnenstrahl auf die Solar-Zelle, werden winzige Teilchen in den Halbleitern in Bewegung versetzt. Sie heißen Elektronen. Und wenn Elektronen fließen, nennt man das auch Strom. So wird die Sonnenenergie also in elektrische Energie verwandelt. Eine einzelne Solar-Zelle erzeugt nicht besonders viel Strom. Man könnte damit zwar eine Lampe zum Leuchten bringen, aber kein komplettes Haus mit Strom versorgen. Deshalb besteht eine Solar-Anlage immer aus mehreren Solar-Zellen.

Solar-Zellen sind übrigens auch ein Fall für die Wissenschaft. In vielen Labors rund um die Welt tüfteln Forscher daran herum. „Aber warum denn?“, fragt Lizzie. „Unsere Solar-Anlage funktioniert doch super.“ Das schon. Aber in Zukunft sollen die Solar-Zellen noch besser und vor allem billiger werden. Um das zu erreichen, erforschen die Wissenschaftler verschiedene Materialien für die Herstellung der Halbleiter oder verändern ihre Bauweise.

An der Universität Luxemburg experimentiert Phillip Dale zum Beispiel mit Dünnschicht-Solar-Zellen.

„Die sind 100 Mal dünner als normale Silizium-Solarzellen“, erklärt Phillip Dale. „Das ist gut, denn wir brauchen für ihre Herstellung weniger Materialien.“ Weniger Material heißt meistens auch: weniger Geld. Die Solar-Zellen kosten also am Ende weniger.

Phillip Dale hat mit seinen Mitarbeitern einen Weg gefunden, die Halbleiter besonders schnell herzustellen. Jetzt wollen die Luxemburger Wissenschaftler die Solar-Zellen noch weiter verbessern. Bisher wandeln sie nämlich nur einen kleinen Teil der Sonnenenergie in elektrische Energie um. Ihr Wirkungsgrad ist gering – so drücken es Fachleute aus. Schaffen sie es, den Wirkungsgrad zu erhöhen, können wir die Energie der Sonne noch besser ausnutzen. Das wäre super, denn die Sonne wird uns noch in Milliarden von Jahren Energie liefern – völlig umsonst.

Illustration: Andy Genen

Foto:OxfordSquare/shotshop

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Infobox

Photosynthese

Aus Sonnenlicht Energie gewinnen – diese Idee hatte die Natur schon vor Milliarden Jahren. Wissenschaftler nennen das Photosynthese. Neben Algen und einige Bakterien betreiben nahezu alle Pflanzen der Erde Photosynthese: Sie verwandeln Wasser und Kohlendioxid mithilfe des Sonnenlichts in Traubenzucker – reine Energie! Als Abfallprodukt entsteht Sauerstoff, den die Pflanzen in die Luft entlassen. Ohne Sauerstoff, könnten die meisten Lebewesen nicht leben. Auch wir Menschen nicht.


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