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Solarzellen: Hohe Ausbeute im Doppelpack
Jülicher Forscher haben
Dünnschicht-Solarzellen hergestellt, die das Sonnenlicht
mit einer Effizienz von über 11 Prozent in elektrischen Strom
umwandeln. Die Wissenschaftler arbeiten jetzt am Übergang
vom Labormaßstab zu großflächigen und preisgünstigen
Solarmodulen.
(jkm) - Zwar gibt es bereits Solarzellen,
die mit einer Effizienz von bis zu 30 Prozent arbeiten. Durch
den hohen Aufwand an Material und für die Fertigung sind
diese Zellen jedoch so teuer, dass sie für eine Massenproduktion
ungeeignet sind. Eine Alternative stellen Dünnschicht-Solarzellen
dar, wie sie Bernd Rech und seine Kollegen vom Institut für
Photovoltaik am Forschungszentrum Jülich entwickelt haben.
Grundlage dieser Zellen ist ein
Glassubstrat, auf das wenige Tausendstel Millimeter dicke Schichten
aus Silizium und einem Metalloxid aufgebracht werden. Sonnenlicht
fällt durch das transparente Metalloxid auf die Siliziumschichten
und bewirkt dort eine Trennung positiver und negativer Ladungen
- diese fließen als elektrischer Strom über das leitende
Metalloxid ab. Trotz einer preiswerten Herstellung waren solche
Zellen aufgrund ihres geringen Wirkungsgrads bislang zum Einsatz
in Taschenrechnern oder Uhren verdammt.
Durch zwei Kunstgriffe gelang
es den Jülicher Forschern, die Effizienz von Dünnschichtzellen
zu erhöhen. Einerseits stellten sie Tandem-Zellen mit übereinander
gestapelten Schichten aus amorphem und aus mikrokristallinem Silizium
her. Zudem verwendeten sie mit Salzsäure angerautes Zinkoxid
als transparente Leiterschicht. Laut Rech arbeitete die Zelle
auch nach 1.000 Stunden Beleuchtung noch mit einer Effizienz von
11.2 Prozent.
"Das war sozusagen der erste
Schritt", so der Forscher. "Die wahre Herausforderung
der Dünnschicht-Solarzelltechnologie kommt dann im zweiten
Schritt, dem Übergang von einer einzelnen Zelle zum Solarmodul."
Derzeit arbeite die Gruppe an der Herstellung von 30 mal 30 Zentimeter
großen Modulen, in denen einzelne Zellen so zusammengeschaltet
sind, dass sie genügend hohe Spannungen liefern.
Zwar gelängen einzelne Fertigungsschritte
bereits im großen Maßstab, erläutert Rech. "Unser
Ziel ist jedoch ein industrienaher und technologisch ausgereifter
Prototyp, der in eine kostengünstige Massenproduktion überführt
werden kann."
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