Solarzellen werden mittlerweile in drei Generationen unterteilt: Die erste Generation sind die heute gebräuchlichen Siliziumzellen, wie sie auf Dächern zu finden sind oder an Autobahnrändern, wo sie Strom für Steuerungsanlagen liefern. Optimal gebaut und bei voller Sonneneinstrahlung erreichen sie Wirkungsgrade von 20 bis 24 Prozent. Die zweite Generation steht kurz vor dem Durchbruch: Es sind dünne Folien, die als Massenware produziert werden und deshalb kostengünstig sind; außerdem nutzen sie die Energie des Licht weit besser. Der Trick: Das Licht bleibt länger in der Solarzelle. Dafür ist allerdings eine veränderte Oberfläche notwendig: Unterm Mikroskop lassen sich winzige Pyramiden ausmachen, die Solarzelle sieht aus wie eine Feile.
Das Licht wird an den Pyramiden gebrochen, das heißt, es läuft dann schräg durch die Zelle, das heißt, das Licht legt dann auf jeden Fall schon mal einen längeren Weg zurück. Das wichtigste daran ist aber, dass, wenn auf der Rückseite reflektiert wird und wieder auf die Vorderseite trifft, dort zum größten Teil total reflektiert wird. Das heißt, im Mittel legt ein Lichtstrahl bevor er die Zelle verlassen kann, einen 25 Mal längeren Weg zurück als in einer Zelle, die eine plane Oberfläche hat.
Mit dieser Technik – so Thorsten Truppke, Physiker an der Universität New South Wales im Australischen Sydney – lassen sich Wirkungsgrade von über 30 Prozent erreichen. Phantastisch viel, vor allem in Kombination mit dünnen Folien. Die riesigen Glasfassaden von Hochhäusern liefern demnächst elektrische Energie, trotzdem sitzen die Büroangestellten nicht im Dunkeln, die Solarzellen sind transparent.
Das nächste sind Kontakte, man muss gute Kontakte hinkriegen, die aber natürlich die Oberfläche möglichst wenig abschatten, damit man möglichst wenige Verluste erhält, und so gibt es sehr, sehr viel Details, an denen man arbeiten muss.
Bei Solarzellen der dritten Generation schließlich werden völlig neue Verfahren gesucht. So baut man etwa Zellen mit gezielt verunreinigtem Silizium: Es entstehen Lücken, an denen sich zusätzliche Spannung aufbaut. Im Labor lässt sich auf diese Weise ein Wirkungsgrad von mehr als 63 Prozent erreichen – im Labor, praktisch leider noch nicht! Um ihn zu erreichen, müssten die Verunreinigungen etwa an exakt vorbestimmten Stellen sein. Trotzdem setzen die Solarzellenbauer gerade in diese Technik große Hoffnung.
Es werden hier aber auch schon Experimente gemacht, dass man zum Beispiel Silizium mit Erbium dotiert und aus den dotierten Solarzellen Wafer macht, um dann zu gucken, wie sich dass dann auf die Solarzelleneffizienz auswirkt.
Der theoretisch höchste Wirkungsgrad dieser Solarzellen liegt übrigens bei 95 Prozent, tatsächlich erreichbar sind aber "nur" 85 Prozent. Aber auch das ist pure Zukunftsmusik angesichts der winzigen Erfolge, auf die Thorsten Truppke hofft.
Diese 24 Prozent die es heute gibt, das ist so der Weltrekord über 100 Meter, 9,8 oder 9,7. Wenn den jetzt jemand auf 9,3 verbessern würde, das wäre eine Sensation. So wäre es, wenn jemand mit einer einzelnen Solarzelle 30 Prozent erreichen würde, dann wäre das auch eine Riesensensation.
Ein mühsames Geschäft, keine Frage, trotzdem sind das für die Experten auf der Weltkonferenz "Regenerative Energien" lösbare Probleme. Letztlich sei es eine Frage der Energiekosten, ob sich alternative Konzepte wie die Photovoltaik auf breiter Basis durchsetzen: Solange Strom aus Gas und Öl, Kohle und Kernkraft billiger ist als Strom aus Solarzellen, fließt auch kaum Geld in die Entwicklung dieser Techniken. Aber auch hier arbeitet die Zeit für regenerative Energien.
Das Licht wird an den Pyramiden gebrochen, das heißt, es läuft dann schräg durch die Zelle, das heißt, das Licht legt dann auf jeden Fall schon mal einen längeren Weg zurück. Das wichtigste daran ist aber, dass, wenn auf der Rückseite reflektiert wird und wieder auf die Vorderseite trifft, dort zum größten Teil total reflektiert wird. Das heißt, im Mittel legt ein Lichtstrahl bevor er die Zelle verlassen kann, einen 25 Mal längeren Weg zurück als in einer Zelle, die eine plane Oberfläche hat.
Mit dieser Technik – so Thorsten Truppke, Physiker an der Universität New South Wales im Australischen Sydney – lassen sich Wirkungsgrade von über 30 Prozent erreichen. Phantastisch viel, vor allem in Kombination mit dünnen Folien. Die riesigen Glasfassaden von Hochhäusern liefern demnächst elektrische Energie, trotzdem sitzen die Büroangestellten nicht im Dunkeln, die Solarzellen sind transparent.
Das nächste sind Kontakte, man muss gute Kontakte hinkriegen, die aber natürlich die Oberfläche möglichst wenig abschatten, damit man möglichst wenige Verluste erhält, und so gibt es sehr, sehr viel Details, an denen man arbeiten muss.
Bei Solarzellen der dritten Generation schließlich werden völlig neue Verfahren gesucht. So baut man etwa Zellen mit gezielt verunreinigtem Silizium: Es entstehen Lücken, an denen sich zusätzliche Spannung aufbaut. Im Labor lässt sich auf diese Weise ein Wirkungsgrad von mehr als 63 Prozent erreichen – im Labor, praktisch leider noch nicht! Um ihn zu erreichen, müssten die Verunreinigungen etwa an exakt vorbestimmten Stellen sein. Trotzdem setzen die Solarzellenbauer gerade in diese Technik große Hoffnung.
Es werden hier aber auch schon Experimente gemacht, dass man zum Beispiel Silizium mit Erbium dotiert und aus den dotierten Solarzellen Wafer macht, um dann zu gucken, wie sich dass dann auf die Solarzelleneffizienz auswirkt.
Der theoretisch höchste Wirkungsgrad dieser Solarzellen liegt übrigens bei 95 Prozent, tatsächlich erreichbar sind aber "nur" 85 Prozent. Aber auch das ist pure Zukunftsmusik angesichts der winzigen Erfolge, auf die Thorsten Truppke hofft.
Diese 24 Prozent die es heute gibt, das ist so der Weltrekord über 100 Meter, 9,8 oder 9,7. Wenn den jetzt jemand auf 9,3 verbessern würde, das wäre eine Sensation. So wäre es, wenn jemand mit einer einzelnen Solarzelle 30 Prozent erreichen würde, dann wäre das auch eine Riesensensation.
Ein mühsames Geschäft, keine Frage, trotzdem sind das für die Experten auf der Weltkonferenz "Regenerative Energien" lösbare Probleme. Letztlich sei es eine Frage der Energiekosten, ob sich alternative Konzepte wie die Photovoltaik auf breiter Basis durchsetzen: Solange Strom aus Gas und Öl, Kohle und Kernkraft billiger ist als Strom aus Solarzellen, fließt auch kaum Geld in die Entwicklung dieser Techniken. Aber auch hier arbeitet die Zeit für regenerative Energien.