Fotovoltaik: Löst Strom erzeugender Lack bald Solarmodule ab?

Fotovoltaik: Löst Strom erzeugender Lack bald Solarmodule ab?

von Andreas Menn

Sind Solarmodule bald passé? Neue Solarzellen lassen sich auf Stahl oder Glas lackieren. Jetzt gibt es einen Durchbruch.

Richard Caldwell hat eine genaue Vorstellung davon, wie Solaranlagen in Zukunft aussehen: Nahezu unsichtbar. Caldwell ist Chairman des börsennotierten australischen Solar-Startups Dyesol. Und das arbeitet seit Jahren an so genannten Farbstoffsolarzellen. Dyesol will die neuartigen Zellen, die sich in nahezu jeder Farbe herstellen lassen, als hauchdünne Schicht auf Fassaden aus Stahl drucken oder sogar durchsichtig auf Glasscheiben auftragen. "Man wird bei Gebäuden künftig genau hinsehen müssen", sagt Caldwell, "um überhaupt ein Solarmodul zu erkennen."

Das klingt nach Science-Fiction. Aber vor kurzem meldete Dyesol einen Forschungserfolg, der die Vision nun realistischer denn je erscheinen lässt. Es geht um eine besondere Variante der Farbstoffsolarzelle, die ohne flüssige Bestandteile auskommt - wodurch sie besonders langlebig und leicht zu verarbeiten sein soll. Bisher lag der Wirkungsgrad bei solchen so genannten Solid-State-Farbstoffsolarzellen bei mageren sechs Prozent. Dyesol meldete nun vor wenigen Tagen einen Effizienzsprung auf 11,3 Prozent. Und das, sagt Caldwell im Gespräch mit WiWo Green, sei bei weitem nicht das Ende der Entwicklung. Es werde nicht lange dauern, bis Forscher neue Studien mit weiteren Rekordmeldungen veröffentlichen.

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So technisch sich das alles anhört - womöglich sind die Effizienzsprünge der neuen Zellen ein Hinweis darauf, dass die gesamte Solarbranche vor einem Umbruch steht. Womöglich werden Solarmodule in einigen Jahren mehr dünnen Folien oder bunten Lacken ähneln als jenen Metallrahmen, in denen herkömmliche Solarzellen aus Silizium heute verbaut werden. Denn Farbstoffsolarzellen lassen sich auf flexible Plastikfolien, auf Stahlträger oder Glas drucken. Ganze Stahl- und Glasfassaden könnten damit zu Kraftwerken werden - Fachleute sprechen von gebäudeintegrierter Fotovoltaik.

Damit entfällt zum einen die aufwändige und teure Montage von Modulen auf dem Dach. Zum anderen lassen sich Farbstoff-Solarzellen aus preiswerten Materialien herstellen, die etwa auch in Zahnpasta stecken. Obendrein erzeugen sie auch dann reichlich Strom, wenn der Himmel bewölkt ist oder die Zellen nicht direkt in die Sonne gerichtet sind - perfekt für Gebäude im trüben mitteleuropäischen Klima. Und sie enthalten keine gesundheitsschädlichen Substanzen wie etwa Cadmium, das in heutigen Dünnschichtsolarzellen verarbeitet wird. Solarstrom würde deutlich preiswerter und umweltfreundlicher als heute sein.

Hausfassaden erzeugen StromSogar Roland Koch, Chef des Baukonzerns Bilfinger Berger, scheint davon überzeugt zu sein, dass den Solar-Folien die Zukunft gehört. Heutige Solarmodule seien eine "Technik, die in zehn Jahren keiner mehr will", sagte er erst vor wenigen Tagen der WirtschaftsWoche. "Wir fördern die teure komplizierte Technik der Solardächer, obwohl absehbar ist, dass wir sie in naher Zukunft nicht mehr brauchen, weil der Trend zu Beschichtungen geht."

Auch das deutsche Startup Heliatek arbeitet an einer neuen, ultradünnen Generation von Solarzellen, die nicht nur preiswert sein soll, sondern sich auch nahezu nahtlos in Gebäudehüllen schmiegt. Zusammen mit dem Herner Betonmatritzenhersteller Reckli entwickelt Heliatek Strom erzeugende Fassaden aus Beton. Der Stahlkonzern ThyssenKrupp wiederum trat im November der Forschungsallianz Solliance bei, die so genannte organische Solarzellen aus Kunststoffen für den Gebäudeeinbau erforscht.

Doch die ambitioniertesten Ziele der Branche verfolgt Dyesol mit seinen Farbstoff-Solarzellen. Seit Jahren arbeiten die Australier gemeinsam mit dem indischen Stahlkonzern Tata an einem möglichen Paradigmenwechsel in der Fotovoltaik. Tata stellt Fassaden aus Stahl her, die zum Beispiel beim Bau großer Fabrikhallen verwendet werden. Künftig könnten sie ab Werk als Solarstahl verkauft werden - in den verschiedensten Farben. Zusammen mit dem US-Glashersteller Pilkington arbeitet Dyesol auch an Strom erzeugendem Glas, das sich als Fenster in Gebäude einbauen lässt.

Allerdings blieben die Australier in den vergangenen Jahren hinter ihren Zielen zurück, der erhoffte Produktionsstart verzögerte sich. Zum einen gab es technische Hürden: Die Farbstoffsolarzellen enthielten Flüssigkeiten, die dazu neigten, aus der Plastikversiegelung auszutreten. Zugleich war es schwierig, Sauerstoff und Wasser am Eindringen in die Zellen zu hindern. Beides senkte die Lebenszeit der Zellen.

Zum anderen kämpfte Dyesol mit einem sich rapide wandelnden Markt: Herkömmliche Solarzellen wurden durch Massenproduktion und Überkapazitäten rasant preiswerter. Zudem kürzten viele Länder, darunter auch Deutschland, die Einspeisevergütungen für Solarstrom massiv.

Sprung beim WirkungsgradDarum änderte Dyesol im Jahr 2011 seine Strategie. Das Startup entschied, die Farbstoffsolarzellen weiter zu entwickeln, bis sie auch ohne Vergütungen wettbewerbsfähig sein würden. Den Durchbruch erhofften sich die Australier mit der so genannte Solid-State-Technik. Ihr Vorteil: Sie kommt ohne flüssige Substanzen aus.

Schneller als erhofft hat Dyesol nun den Wirkungsgrad dieser Technik gesteigert. "Das ist ein technischer Durchbruch", sagt Caldwell, "der die Kommerzialisierung beschleunigen wird." Dank der leistungsstarken Solid-State-Zellen entfielen die meisten Probleme mit der Versiegelung der Farbstoffsolarzellen, sagt er. "Und auch die Massenfertigung wird deutlich einfacher."

Die Substanzen können laut Caldwell als Pulver aufgetragen werden oder als Flüssigkeit, die dann rasch trocknet. Mit dieser Technik seien Lebensdauern von mehr als 20 Jahren möglich. Künftig könnten Zellen, die im Labor dann einen Wirkungsgrad von 15 Prozent erreichen, im fertigen Produkt etwa zwölf Prozent schaffen - das sei mehr als genug, um mit dem Strom aus der Steckdose konkurrieren zu können.

Als nächstes muss Dyesol allerdings beweisen, dass die bunten Zellen sich auch im großen Maßstab wirtschaftlich produzieren lassen. Bis Ende Juli will der Stahlgigant Tata entscheiden, ob er die Dyesol-Zellen tatsächlich in Massenfertigung herstellen will. "Wir wollen die Technik vom Labor in die Fabrik bringen", sagt Caldwell. "Dyesol hat die Expertise dafür."

Ein möglicher MilliardenmarktDie Entscheidung für ein völlig neues Solar-Produkt käme zu einem Zeitpunkt, an dem die klassische Solarbranche in ihrer größten Krise steckt. Experten des britischen Marktforschers GTM Research rechnen damit, dass noch weitere Hundert Modulherstelller dieses Jahr untergehen werden. Dyesol dagegen hat sich finanziell erst einmal Luft verschafft: Das Startup hat mit dem Chemiekonzern Tasnee aus Saudi-Arabien einen langfristig orientierten Partner gefunden, der bis zu 20 Millionen Euro in das Unternehmen investieren will.

Caldwell spricht von einem möglichen Milliardengeschäft. Auch das Marktforschungsinstitut Nanomarkets erwartet, dass der Umsatz mit Farbstoffsolarzellen in die Höhe schießt: Bereits für das Jahr 2015 soll der Weltmarkt bei 500 Millionen Dollar liegen, im Jahr 2019 bei 4,4 Milliarden Dollar.

Dagegen hat das britische Marktforschungsinstitut IDTechEx den bunten Zellen kürzlich nur eine bescheidene Zukunft vorhergesagt. Der Umsatz weltweit werde bis 2023 auf gerade mal 130 Millionen Dollar steigen. Dyesol-Chef Caldwell hält wenig von dieser Prognose: Die Autoren hätten offenbar keinerlei Einsicht in die Forschungen jener Unternehmen, die an Farbstoffsolarzellen arbeiten.

Noch hat Dyesol keinen Prototypen seiner Solarfassade vorgestellt. Wird das Solarkraftwerk der Zukunft wirklich bunt, dünn, preiswert und sogar durchsichtig sein? Die kommenden Monate werden vielleicht schon Aufschluss darüber geben.

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