Solarzellen auf Pullover, Auto und Fassade
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Forscher auf der ganzen Welt arbeiten daran, Solarzellen effizienter und günstiger zu machen. Wenn ihnen das gelingt, ergeben sich daraus ganz neue Möglichkeiten, von denen wir auch im Alltag profitieren können.
Solarzellen können nur einen Teil des eingefangenen Sonnenlichtes in Strom umwandeln. Dieser Anteil nennt sich Wirkungsgrad. Normale Silizium-Solarmodule im Handel erreichen derzeit einen Wirkungsgrad von bis zu 22 Prozent. Je höher der Wirkungsgrad ist, desto kleiner ist die benötigte Solarzellen-Fläche. Weniger Fläche bedeutet weniger Kosten. Wissenschaftler auf der ganzen Welt versuchen, den Wirkungsgrad nach oben zu treiben, unter anderem, indem sie Silizium mit anderen Materialien kombinieren. Auch der Photovoltaik-Experte Klaus Lips sieht hier noch ein riesiges Potenzial. Er forscht am Helmholtz-Zentrum Berlin und ist Physikprofessor an der Freien Universität Berlin.
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“Auf der solarenergetischen Seite sind wir noch weit davon entfernt, was im Prinzip überhaupt möglich ist: nämlich Wirkungsgrade von über 60, 70 oder sogar thermodynamisches Limit, das wäre dann sogar 84 oder 85 Prozent.”
Große Chancen gibt es auch bei der Dünnschichtphotovoltaik, die bisher nur fünf Prozent am Markt ausmacht. Hier werden Solarzellen zum Beispiel auf Glasplatten und Folie aufgedampft. Dünnschicht-Module mit höheren Wirkungsgraden könnten beispielsweise an Häuserfassaden zum Einsatz kommen. Würde ein Viertel der Fassaden in Berlin mit Photovoltaik ausgekleidet, könnte die Stadt damit einen Teil ihrer Stromversorgung decken, sagt der Solarforscher:
“Da kann Berlin wahrscheinlich nur über seine Fassaden alleine schon – ich schätze das jetzt mal – sicher 20 Prozent des benötigten Stroms im Mittel erzeugen. Nur über seine Fassaden-Flächen.”
Solche Installationen müssten allerdings in das Netz eingebaut werden und das ist noch nicht auf deutlich mehr Ökostrom eingestellt. Das Potenzial ist aber gewaltig, auch im Konsumenten-Bereich: Dünnschichtphotovoltaik lässt sich auch auf Taschen oder Kleidung aufbringen. Es gibt sogar schon Solar-Taschen, die ein Handy oder Tablet mit Solarstrom aufladen können. Denkbar ist aber auch ein Solar-Pullover:
“Da brauche ich keinen ganzen Pulli mit Photovoltaik. Da reicht schon eine relativ kleine Fläche.”
Für höhere Wirkungsgrade interessieren sich auch Autobauer. Solarmodule, die in Richtung 28 oder 29 Prozent Wirkungsgrad gehen, könnten Elektroautos mit genug Strom für Kurzstrecken versorgen, sagt der Solarforscher. Die Module könnten die Hersteller auf Dach, Motorhaube und Heck kleben. Während das Auto tagsüber in der Sonne steht, erzeugen die Module Strom und speichern ihn in der Batterie ab. Zwei Quadratmeter mit Solarzellen auf dem Auto würden dann reichen, um pro Tag 20 bis 30 Kilometer fahren zu können. Das deckt bei vielen Menschen den Arbeitsweg ab.
“Wenn ich jetzt also in der Lage bin, mein Auto für die Kurzstrecken über das Tageslicht in dem Ladezustand zu halten, dass ich diese Strecken zurücklegen kann, dann kann ich damit auch ein großes Problem bei der Ladeinfrastruktur lösen. Denn wenn man jetzt mal sich alleine nur in Berlin umschaut, wie viele Ladestationen es gibt, wird man feststellen, dass wir im Moment gar nicht große Mengen an Elektrofahrzeugen in der Stadt bedienen können.”
Aber noch wird an höheren Wirkungsgraden geforscht. Klaus Lips und seine Kollegen am Helmholtz-Zentrum Berlin arbeiten an einer Kombination von Silizium mit dem Material Perowskit.
“Diese Materialien haben das Potenzial über ein Modul dann wirklich über diese 30 Prozent zu kommen. In einem Verfahren, was relativ gut beherrschbar ist und was dann auch langfristig relativ günstige Kosten für das Modul bereitstellen kann. (…) Aber wir sind noch weit davon entfernt, das auf den Markt bringen zu können. Aber vielleicht in fünf Jahren, sechs Jahren sind wir dann soweit.”