Silizium-Solarzellen wandeln Sonnenlicht in elektrischen Strom um. Allerdings kann nur ein Teil der von der Sonne ausgehenden Energie tatsächlich umgewandelt werden. Forscher haben errechnet, dass der theoretische Bestwert bei rund 29 Prozent liegt. Ein Team von japanischen Wissenschaftlern ist dieser Zielmarke nun ein Stück näher gekommen: Sie präsentierten eine Silizium-Solarzelle mit einem Wirkungsgrad von 26,3 Prozent. Kommt die Zelle später einmal tatsächlich zum Einsatz, könnte sie dafür sorgen, dass weniger Fläche benötigt wird, um dieselbe Menge an Solarstrom zu gewinnen. Dies ist vor allem im dicht besiedelten Japan von Interesse. Dort werden inzwischen schon alte Golfplätze mit Solarmodulen bestückt, weil andernorts nicht ausreichend Platz für größere Solarkraftwerke ist.


Photo: Kunta Yoshikawa/Kaneka/Nature Energy

Strukturierte und unstrukturierte Siliziumschichten

Möglich wurde die Effizienzsteigerung durch eine neue Anordnung der Siliziumschichten. In der Mitte befindet sich dabei eine nur 165 Mikrometer dicke Schicht an Siliziumzellen mit strukturierter Oberfläche. Diese soll die Reflexion des Lichts unterbinden und so den Wirkungsgrad erhöhen. Davor und dahinter befinden sich zudem Siliziumschichten mit unstrukturierter Anordnung. Die Kombination aus strukturierten und unstrukturierten Schichten ist dabei kein Zufall, sondern sorgt dafür, dass weniger Ladungsträger verloren gehen. Auf der Rückseite der Silizium-Solarzelle befinden sich zudem schmale Streifen von amorphem Silizium, in die verschiedene Fremdatome integriert wurden. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das eingefangene Sonnenlicht auch tatsächlich in elektrischen Strom umgewandelt wird.

Die Frage nach den Herstellungskosten ist noch ungeklärt

Die japanischen Wissenschaftler gaben bisher allerdings noch nicht bekannt, wie teuer die Produktion einer solchen Silizium-Solarzelle ist. Dies ist aber von entscheidender Bedeutung. Denn der Wirkungsgrad alleine ist für die Entscheidung, ob sich ein Solarkraftwerk rechnet, nicht der entscheidende Faktor. Vielmehr geht es um die Frage, ob sich die Investitionskosten im Laufe der Zeit refinanzieren lassen. Da kann es sinnvoll sein, auf Solarzellen zu setzen, die weniger effizient sind, dafür aber auch günstiger produziert werden können. Anders sieht dies natürlich aus, wenn nur eine begrenzte Fläche zur Verfügung steht. Ingenieure von Weltraumrovern dürften von der Entwicklung der Japaner beispielsweise sehr angetan sein.


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