My research in 90 seconds: Mit Dünnschichtsolarzellen Solarenergie für Privatnutzer zugänglicher machen?

22.02.18

University of LuxembourgDiesen Artikel drucken

Dünnschichtsolarzellen sind eine alternative Art der Photovoltaik. Wie unterscheiden sie sich von herkömmlichen Solarzellen? Und weshalb sind sie so vielversprechend?

Die eigene Forschung in weniger als 90 Sekunden erklären: 7 junge Forscher aus Luxemburg stellten sich der Herausforderung in der neuen Videoserie "My Research in 90seconds". Entdecken Sie in dieser Folge mit Max Wolter Dünnschichtsolarzellen, eine Alternative zu herkömmlichen Silizium-Solarzellen. Mehr dazu im Video – und weitere Details in ihrem Artikel.

Autor Text: Max Wolter 
Video: 
Jean-Paul Bertemes (FNR) & Moast Creative Studios

Mehr als 90% der Solarzellen die man aus dem Alltag kennt und auf den Dächern mancher Gebäude sehen kann, bestehen aus dem wohlbekannten und vielfältig einsetzbaren Material Silizium. Diese Solarzellen sind momentan billiger und beliebter denn je.

Auch die Nutzung der uns umsonst zur Verfügung stehenden Sonnenenergie ist so verlockend wie nie zuvor: es ist die einfachste und billigste Methode Strom auf eine umweltfreundliche Art und Weise herzustellen.  Kein Wunder also dass immer größere Solarkraftwerke in Ländern wie China und Mexiko errichtet werden.

Die Schwächen der herkömmlichen Solarzellen

Die größten Schwächen der herkömmlichen Solarzellen sind jedoch die Speicherung und der Transport der gewonnenen Energie. Außerdem sind ihre Anwendungsmöglichkeiten limitiert. So begegnet man den Silizium-Solarzellen fast nur auf Dächern oder in speziellen Gerüsten auf dem Boden. Obwohl sich die Anschaffung einer Photovoltaikanlange nach wie vor für Privatpersonen in Luxemburg lohnt, sind die Anlagen nicht für jedermann erschwinglich.

Neueste Ergebnisse aus der Forschung machen nun jedoch Mut: Dünnschichtsolarzellen könnten schon bald die Siliziumzellen ablösen und die obengenannten Probleme lösen.

Mithilfe von Dünnschichtsolarzellen Solarenergie für Privatnutzer zugänglicher machen

Eine Möglichkeit dem Problem des Transports und der Speicherung der Solarenergie entgegen zu wirken, ist die Solarzellen den Privatnutzern zugänglicher zu machen. Dies kann man vor Allem bewerkstelligen indem man die Kosten senkt. So können sich mehr Haushalte eine eigene Photovoltaikanlage zulegen welche bei Bedarf und ohne Umwege Energie zur Verfügung stellt.

Deshalb wird heutzutage vermehrt auf dem Gebiet der Dünnschichtphotovoltaik geforscht. Die Solarzellen, die bis zu 100-mal dünner sind als herkömmliche Siliziumzellen, benötigen weit weniger Material zur Herstellung. Außerdem ist es möglich die Dünnschichtsolarzellen auf flexible Substrate aufzudampfen was ihre Anwendungsmöglichkeiten deutlich erhöht. So können sie zum Beispiel auf Wände von Gebäuden oder auf Kleidung angebracht werden.

Die Suche nach einer höheren Effizienz

Leider hängt der Preis von Solarpanels nicht nur von den Materialkosten ab, sondern auch von der Energie-Effizienz und anderen Faktoren. Und gerade bei der Effizienz – also wie gut die Solarzellen Sonnenlicht in Energie umwandelt – hinken die Dünnschichtsolarzellen den Siliziumzellen noch ein wenig hinterher. Was nicht von ungefähr kommt, denn an den Siliziumzellen wird bereits mehrere Jahrzehnte geforscht. Die Forschung an den Dünnschichtzellen hingegen ist viel jünger.

Under den dünnen Solarzellen gibt es momentan einen sehr vielversprechenden Kandidaten: die sogenannten CIGS Solarzellen welche aus einem Gemisch von Kupfer, Indium, Gallium, und Selen bestehen. Viele Forschungsgruppen weltweit beschäftigen sich mit diesen Solarzellen, under Anderem auch die Photovoltaik-Gruppe der Universität Luxemburg.

Universtität Luxemburg: eine zentrale Anlaufstelle für Photolvoltaikforschung in Europa

Die Forschungsgruppe um Professorin Siebentritt produziert und forscht seit 10 Jahren an eigenen CIGS Solarzellen. Da die Zellen nicht nur aus einem Material bestehen, wie das bei den Siliziumzellen der Fall ist, sondern aus einem Gemisch, ist die Herstellung komplizierter. Die Nebenprodukte des Herstellungsprozesses sind oft unterschiedliche Verunreinigungen welche die Effizienz der fertigen Zellen entweder verringern oder eventuell sogar steigern.

Das Ziel der Forschungsgruppe ist es diese Verunreinigungen zu identifizieren und die Herstellungsprozesse so zu optimieren dass sich die Effizienz kontrolliert steigern lässt. Man erhofft sich dadurch dass die CIGS Solarzellen die Siliziumzellen in den nächsten Jahren ablösen – und somit mehr Menschen sich eine Photovoltaikanlange zulegen können.

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