Fotovoltaik: Dünnschichtzellen als neue Solarstrom-Generation

Fotovoltaik: Dünnschichtzellen als neue Solarstrom-Generation

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Dünnschichtzellen: Strom spendende Fassaden werden attraktiver

Hersteller in aller Welt arbeiten an der nächsten Fotovoltaikgeneration. Die neue Technik soll Solarstrom billiger machen.

Strom produzierende Autokarosserien, zu Energiespendern mutierte Fassaden oder transparente Zellen auf Fensterscheiben – all das soll in naher Zukunft marktreif sein. Möglich machen das die jüngsten Vertreter der weitverzweigten Fotovoltaikfamilie: hauchdünne organische Solarzellen.

Die neue Spezies besteht aus mehreren Kunststoffschichten, die eine Art Tintenstrahldrucker aufträgt. In ihrer schlanksten Version sind die Zellen sogar durchsichtig. Zwar steckt die Technik bei der Energieausbeute noch im frühen Forschungsstadium. Doch nach Ansicht vieler Experten gehört den organischen Stromerzeugern, die der dritten Generation zuzurechnen sind, die Zukunft, weil sie einfach und billig herzustellen sind.

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Damit verschärft sich die Konkurrenz für die derzeit noch dominierenden Zellen der ersten Generation, die aus kristallinem Silizium bestehen. Sie stehen schon jetzt unter Druck der zweiten Technikgeneration, sogenannten Dünnschichtzellen. Die enthalten bestenfalls noch hauchdünne Schichten des Materials – oder kommen ganz ohne Silizium aus. Noch liegt der Marktanteil der Dünnschichtzellen weltweit bei rund 17 Prozent. Doch schon 2012 soll er knapp 30 Prozent erreichen, so die Prognose des Bonner Marktforschungsinstituts EuPD Research.

Größte Hürde ist geringer Wirkungsgrad

Größte Hürde für die neuen Solarstromspender der zweiten und dritten Generation ist ihr – noch – geringerer Wirkungsgrad. Während die besten Siliziumzellen bereits mehr als 20 Prozent des einfallenden Lichts in Strom umwandeln können, erreicht die Energieausbeute der Dünnschichtzellen bisher maximal 14 Prozent. Noch größer ist der Nachholbedarf der organischen Zellen. Den Weltrekord erzielte kürzlich das junge Dresdner Unternehmen Heliatek: Exakt 6,07 Prozent Wirkungsgrad schafft dessen jüngste organische Solarzelle – mehr als alle Produkte der Konkurrenz.

Die Hoffnungen in die neue Technik sind riesig. Kein Wunder, dass sich dort bereits Großunternehmen engagieren: Heliatek wird zu einem Gutteil von dem Ludwigshafener Chemieriesen BASF und Bosch finanziert. Der Stuttgarter Automobilzulieferer, der seine Fotovoltaikaktivitäten gerade in einem neuen Geschäftsbereich namens Bosch Solar Energy gebündelt hat, gehört damit zu den Fotovoltaiktrendsettern. 2008 übernahmen die Stuttgarter zudem das Unternehmen Ersol, das vor allem Zellen aus kristallinem Silizium produziert.

Mit Heliatek und Ersol besitzt Bosch damit Standbeine in einer Zukunfts- und einer etablierten Solarzellentechnik. Jetzt engagiert sich der Automobilzulieferer auch noch in der Dünnschichttechnologie. Er will mindestens 75 Prozent an den Unternehmen Johanna Solar und Aleo erwerben, die darauf spezialisiert sind.

Dünnschichtzellen werden wie Wärmeschutzglas in großen Vakuumkammern hergestellt, in denen die Materialien, die Licht in Strom verwandeln, einfach aufgedampft werden. Derartige Anlagen werden in Großserie vor allem von der Schweizer Oerlikon Solar und dem US-Unternehmen Applied Materials hergestellt.

Zudem ist der Energieverbrauch zur Herstellung von Dünnschichtzellen erheblich geringer als bei der Silizium-Konkurrenz. Deren Ausgangsmaterial muss zunächst auf 1400 Grad Celsius erhitzt werden, um es in Blöcke zu gießen. Und auch die daraus geschnittenen Scheiben (Wafer) müssen während der Zellenherstellung noch mehrmals stark erhitzt werden. Um die Energie zu erzeugen, die ihre Herstellung benötigt hat, brauchen Sili-ziumzellen zwei Jahre. Dünnschichtzellen schaffen das in nur einem Jahr.

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