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- 03.03.2003 -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

Strom aus dem Ärmel:
Billige Solarzellen für Kleidung und Gebäude

Am Fraunhofer-Institut in Freiburg entwickeln Forscher eine neue Generation von Solarzellen, die nicht nur billiger, sondern auch flexibler einsetzbar sein sollen.

Von Sylvia Pabst und Till Mundzeck, dpa

Freiburg (dpa) - Der Gedanke erscheint futuristisch: Ein eigenes kleines Sonnenkraftwerk auf dem Jackenärmel versorgt Handy oder Laptop mit Strom. Am Freiburger Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme arbeiten Forscher daran, solche Visionen Wirklichkeit werden zu lassen. Sie entwickeln eine neue Generation von Solarzellen, die nicht nur billiger, sondern auch flexibler einsetzbar sein sollen. Beispielsweise in funktionaler Kleidung: «Es wäre auf diese Weise möglich, ein kleines tragbares Radio zu betreiben», sagt Fraunhofer-Projektleiter Andreas Hinsch.

Diese Solarzellen der Zukunft, an denen weltweit intensiv geforscht wird, sind so dünn und biegsam, dass sie sich etwa als Abziehfolie auch auf unebene Flächen schmiegen - oder sogar einmal wie eine Art Farbe aufgepinselt werden könnten. Sie lassen sich auch zum Tönen von Fensterscheiben verwenden, wodurch die Glasfassaden von Bürotürmen zu Elektrizitätswerken würden. Aber nicht nur neue Anwendungsmöglichkeiten sollen diese Dünnschicht-Solarzellen auf Basis von Spezialkunststoffen oder Farbstoffen eröffnen, sie sollen auch die Produktionskosten deutlich senken und Solarstrom dadurch billiger machen.

 


© dpa

Fraunhofer-Projektleiter Andreas Hinsch zeigt Farbstoff-Solarzellen.

 

«Zurzeit kostet eine Kilowattstunde Strom aus photovoltaischen Anlagen noch etwa 70 Cent», sagt Gerd Stadermann, Geschäftsführer des Forschungsverbunds Sonnenenergie (FVS) in Berlin, einem bundesweiten Zusammenschluss außeruniversitärer Forschungsinstitute. Das ist bei weitem nicht konkurrenzfähig: Die Kilowattstunde aus herkömmlichen Kraftwerken wird bisweilen für ein Zehntel dieses Preises gehandelt.

Im Gegensatz zu den herkömmlichen Silizium-Modulen sind sowohl die Materialien als auch die Produktion von so genannten organischen und auch Farbstoff-Solarzellen günstig. «Konservative Schätzungen erwarten eine Ersparnis von 30 bis 40 Prozent im Vergleich zu kristallinen Zellen», erläutert Ralf Haselhuhn, Berliner Photovoltaik-Experte der Deutschen Gesellschaft für Sonnenenergie. Von der großtechnischen Herstellung seien die neuartigen Solarzellen allerdings noch ein großes Stück entfernt.

«Organische Solarzellen funktionieren anders als die gewöhnlichen Siliziumzellen», erklärt Hinsch. Sie bestehen aus elektrisch leitenden Spezialkunststoffen, die nicht so aufwendig wie das Silizium verarbeitet werden müssen. Solche Minikraftwerke könnten möglicherweise vielleicht einmal teilweise oder ganz Batterien ersetzen, meint Hinsch. Auch für Anwendungen auf Kleingeräten wie etwa zum Ablesen des verbliebenen Werts auf einer Geldkarte ließe sich diese Art der mobilen Stromgewinnung nutzen.

Ein Nachteil ist jedoch die Ausnutzung der eintreffenden Sonnenenergie: «Noch beträgt der Wirkungsgrad dieser organischen Solarzellen nur 3 Prozent», sagt Hinsch. Für Siliziumzellen liegt dieser Wert bei etwa 14 Prozent. Mit Nanotechnik wollen Forscher weltweit die Effizienz der organischen Zellen steigern. «Wir versuchen, den Lichteinfang durch das Aufprägen von Nanostrukturen zu erhöhen», erläutert Hinsch.

Farbstoff-Solarzellen nutzen hingegen einen Trick aus der Pflanzenwelt: «Hier wird Sonnenlicht mit Hilfe von Farbstoff ähnlich wie bei der Photosynthese in Energie umgewandelt», erklärt Hinsch. Statt des grünen Chlorophylls, das zu schnell zerfällt, haben sich Metallkomplexe wie Ruthenium- und Osmiumverbindungen durchgesetzt. Sie verleihen den Modulen eine rotbraune Farbe, die sich gut als Sonnenschutz eignet. Der derzeitige Wirkungsgrad von Farbstoffzellen liegt Hinsch zufolge bei acht Prozent und soll auf zwölf Prozent gesteigert werden.

«Die Herstellungskosten sind bei Farbstoffsolarzellen ausgesprochen günstig», beschreibt Hinsch den Vorteil dieser Minikraftwerke. Durch die mögliche unterschiedliche Farbgebung könnten diese Zellen besonders für Architekten von Interesse sein. «Dekorative Aspekte oder auch die Nutzung transparenter Module als Autodach könnten eine Rolle spielen.»

Auch die Herstellung dieser Solarzellen in Entwicklungsländern sei zu überlegen, da dafür keine großen Investitionen nötig seien. Bislang würden kleinflächige Solarzellen erprobt und auf ihre Langzeitstabilität bei Wind und Wetter getestet. «Die Ergebnisse sehen Erfolg versprechend aus», sagt Hinsch.

Ganz ablösen werden die neuen Techniken die herkömmlichen Siliziumzellen nach seiner Einschätzung zwar nicht. Die Fortschritte in der Solartechnik tragen aber dazu bei, der klimaschädlichen Verbrennung fossiler Brennstoffe zu entkommen und umzusteigen auf eine Energie, die im Überschuss frei Haus geliefert wird: die Sonne.

 

 Mehr Informationen:

Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme

Forschungsverbund Sonnenenergie

Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie

Wirkungsweise von Solarzellen

vista verde: Solarenergie

 

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