Neue Dünnschichtgeneration vor dem Durchbruch

Die Suche nach neuen Materialien für Solarzellen steht im Zentrum der weltweiten Solarforschung, denn derzeit beherrschen Silizium-Solarzellen den Photovoltaikmarkt. Hauptsächlich wird mono- und multikristallines Silizium zur Herstellung heutiger Solarzellen verwendet, auch Dünnschichtzellen aus amorphem Silizium gehören zum Repertoire der Modulhersteller. Die Kosten für diese Technologien sind allerdings alles andere als günstig und zudem noch nicht effektiv genug, um Solartechnik integrativ in allen möglichen Bereichen kostengünstig einzusetzen.

Allerdings gibt es Licht am Horizont der Solarforschung, so die Studie von Greentech Media, welche die Entwicklung am organischen Photovoltaikmarkt näher beleuchtet. Kurz vor der Marktreife stehen demnach Kunststoff basierte Zellen und Farbstoffzellen, deren Wirkungsgrad und Lebensdauer in wenigen Jahren die teuren Silizium-Solarzellen ablösen könnten. Im Gegensatz zu den Festkörpersolarzellen, bei denen das Sonnenlicht durch eine Halbleiterstruktur in elektrische Energie umgewandelt wird, werden bei dieser Technologie organische Verbindungen (Kohlenwasserstoff-Kunststoff) zur Lichtabsorption verwendet. Bei diesen Kunststoff-Solarzellen überwiegen die theoretischen Vorteile gegenüber herkömmlichen Siliziumsolarzellen um ein Vielfaches. So warten organische Solarzellen mit geringeren Herstellungskosten durch die günstige Produktionstechnologie, hoher Stromausbeute und Umweltverträglichkeit, Flexibilität und Transparenz auf. Selbst der Einsatz bunter Solarzellen wird hierdurch erst möglich und bietet besonders in der Architektur ungeahnte stilistische Möglichkeiten.

Hauptmanko der Plastiksolarzellen, wie sie auch gerne genannt werden, ist der geringe Wirkungsgrad und die kurze Lebensdauer im Vergleich zu marktüblichen Solarmodulen. Dünnschichtmodule auf Siliziumbasis haben beispielsweise einen Wirkungsgrad von sechs Prozent, monokristalline Module von 19 Prozent – organische Solarzellen hingegen nur einen Wirkungsgrad von fünf Prozent, bei einer relativ kurzen Lebensdauer von lediglich 5.000 Stunden. Ein entscheidender Punkt für die Marktfähigkeit dieser jungen Technologie ist also eine deutliche Steigerung von Lebensdauer und Wirkungsgrad. Greentech Media geht in ihrer Studie jedoch davon aus, dass die Konkurrenzfähigkeit rasch gegeben sein wird, denn bis zum Jahr 2012 soll der Wirkungsgrad von Kunststoff-Solarzellen auf sieben Prozent, bis zum Jahr 2020 sogar auf zehn Prozent gesteigert werden, wobei gleichzeitig die Lebensdauer auf 10.000 Stunden ausgedehnt werden soll.

Vorreiter der Technologie, wie das Unternehmen Konarka Technologies aus den USA, planen einen Ausbau der Produktionskapazität von derzeit fünf Megawatt auf 1.000 Megawatt bis zum Jahr 2012. Die Steigerung der Kapazitäten und das Wachsen der Anwendungsmöglichkeiten werden die Preise für organische Solarzellen schnell auf ein konkurrenzfähiges Niveau gleiten lassen. Überdies werden Plastiksolarzellen und Farbstoff-Solarzellen auch für Deutsche Firmen immer attraktiver und sorgen für rege Beteiligung am Markt. So plant die Heliatek GmbH aus Dresden bis zum Jahr 2011 eine eigene Produktionslinie für Kunststoffsolarzellen, Merck ging die Kooperation mit Bosch und Schott Solar ein und der Chemiekonzern Merck schloss im Oktober eine Entwicklungspartnerschaft mit dem australischen Unternehmen Dyesol ab.

Farbstoff-Solarzellen könnten also in Zukunft Handy, Laptop und Co. ganz ohne Anschluss an das Stromnetz aufladen, organische Solarzellen herkömmliche Materialien beim Hausbau ablösen oder dem Fahr- und Flugzeugbau oder der Textilienbranche neue Möglichkeiten eröffnen.

Judith Schomaker

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