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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.
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«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.
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