Solartechnik Hoffnung auf die Wunderzelle

Die Solarbranche leidet unter enormem Kostendruck. Jetzt soll eine revolutionäre Technik Solarzellen effizienter machen. Doch die Ansprüche sind hoch.
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Solaranlage in Marokko: Photovoltaik in der Wüste soll künftig weltweit Strom liefern. Quelle: picture alliance / dieKLEINERT.d

Solaranlage in Marokko: Photovoltaik in der Wüste soll künftig weltweit Strom liefern.

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DortmundDie Solarindustrie braucht rasch kostensenkende Innovationen - sonst ist ihre Schlüsselrolle bei der Energiewende gefährdet. Sie könnte den Anschluss verlieren gegenüber alternativen Technologien wie der Windkraft. Ein Hoffnungsträger auf dem Weg zur Wettbewerbsfähigkeit ist die konzentrierende Photovoltaik (CPV). Die US-Firma Semprius hat jüngst ein Zeichen gesetzt und mit dieser Technik einen Rekord bei der Stromausbeute geschafft: Der Wirkungsgrad liegt bei 34 Prozent. Dabei bündeln spezielle Linsen das Sonnenlicht.

"Unser Modul ist das erste, das außerhalb von Laboren mehr als ein Drittel des Lichts in Strom umwandelt", sagt Semprius-Chef Joe Carr. Zwar erreichen Testanlagen teilweise schon einen Wirkungsgrad von 40 Prozent, doch sind diese im Gegensatz zu den Modulen der Amerikaner noch nicht reif für die Serienproduktion.

Die hohe Energieausbeute verdankt die konzentrierende Photovoltaik einem technischen Trick: Dank der Linsen in den Semprius-Modulen erreicht das Licht eine tausendfach höhere Intensität. Daher reichen schon Zellen mit wenigen Millimetern Durchmesser für eine lohende Stromproduktion - denn das Prinzip spart Platz und Kosten.

Zudem ersetzt Gallium-Arsenid das herkömmliche Silizium als Halbleiter. Es fängt das Licht besser ein. Semprius-Module sind deshalb mehr als doppelt so effizient wie gängige Siliziumvarianten, die im Schnitt 15 Prozent Wirkungsgrad haben.

Doch die Ansprüche sind hoch: Da die Linsen nur bei direkter Sonneneinstrahlung funktionieren, werden sie auf sogenannte Tracker montiert, die sie exakt dem Sonnenstand nachführen. Die hohe Stromausbeute rechtfertigt den Zusatzaufwand.

Semprius-Chef Carr zufolge können die Konzentratoren in sonnigen Regionen heute schon kostengünstiger Strom produzieren als Anlagen aus Silizium- oder Dünnschichtmodulen. Den Münchener Technologiekonzern Siemens hat die neue Technik überzeugt. Das Unternehmen erwarb im vergangenen Jahr 16 Prozent an dem Unternehmen.

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7 Kommentare zu "Solartechnik: Hoffnung auf die Wunderzelle"

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  • Energiewende???
    Wie hoch schätzen Sie den Anteil von "Strom" am Gesamtverbrauch in Deutschland? Sehr viele Bürger schätzen den Anteil zu hoch.
    Es sind lediglich ca. 20 %. Merken Sie was?
    Selbst wenn wir den gesamten Strom mittels regenerativer Energien erzeugen bleibt ein "Rest" von 80 %.
    Ist das eine Energiewende?

  • Der Artikel macht absolut Sinn? Keiner will Silizium abschaffen, aber es muss doch zumindest nach Alternativen gesucht werden, die höhere WG schaffen und sich für Standorte eignen, an denen die Siliziumtechnik wenig bringt. Außerdem möchte ich den Stussmenschen gern fragen, welche Materialien bei der Siliziumzellenherstellung noch zum Einsatz kommen? Was ist mit Blei, mit Chemikalien fürs Nassätzen? Unbedenklich?

  • Ach Gott, da gab es doch noch diesen Ansatz, wo eine Flüssigkeit zwischen zwei Glasscheiben das Sonnenlicht in Strom verwandelte. Nachteil war damals nur, dass die Flüssigkeit alle 2 Jahre gewechselt hätte werden müssen. Aber der Wirkungsgrad war vergleichbar und als Fenster wäre das genial.

  • Ob nun auf dem in diesem Artikel beschriebenen Weg oder durch das neue Herstellungsverfahren „Hyperion“ der Fa. Twin Creeks Technologies (USA) die Herstellungskosten für Photovoltaik-Zellen werden weiter sinken.

    Ein anderer Weg die Kosten für photovoltaisch erzeugten Strom zu senken, ist an der Universität Cambridge mit der Hybrid-Photovoltaik-Zelle entwickelt worden. Sie soll einen Wirkungsgrad von bis zu 44 Prozent erreichen, indem sie nicht nur rotes und blaues Licht absorbiert, sondern auch durch einen zusätzlichen organischen Halbleiter (Pentacen) zwei Elektronen jedes Photons aus dem Spektrum des blauen Lichts aufnimmt. Durch das Rolle-zu-Rolle Druckverfahren werden diese Hybrid-Photovoltaik-Zellen in große Mengen zu niedrigen Kosten zu produzieren sein.

    Glücklicherweise gibt es für Forschung und Technik auch in diese Technologie ein weltweites Interesse. Die Senkung der Herstellungskosten alleine im Zeitraum 2006 bis 1.Quart. 2010 um 40% sind Erfolge dieses Engagement und machen eine intelligente verbrauchernahe Energieerzeugung zunehmend rentabel.

    Am Anfang haben die meisten Leute dem Automobil auch keine sonderlichen Entwicklungschancen eingeräumt.

  • Der Artikel ist Stuss,

    Silizium ist in ungeheuren Mengen vorhanden, - gwissermassen wie Sand am Meer -- :-)

    Silizum ist relativ unproblematisch.

    Galliumarsenid enthält einerseits viel selteneres Gallium und giftiges Arsen. Solarzellen mit Linsensystem sind zwangsläufig weit störanfälliger.

    Solarzellen müssen aber möglichst wartungsarm, langlebig, billig und ungiftig sein. Ein etwas geringerer Wirkungsgrad schlägt da weit weniger ins Gewicht.

    Insofern geht die im Artikel beschriebene Lösung total in die falsche Richtung. Es ist wohl eher bezahlte Werbung.

  • Ich sehe das anders. Wenn es möglich ist, von 15% auf 30% Wirkungsgrad zu kommen, sind wir noch nicht am Ende der Fahnenstange. Da kommt noch viel. Glücklicherweise sieht man das weltweit so. In Deutschland hätte man den Solarstrom gerne zu Grabe getragen - die Gewinne der Energiekonzerne sind zu gering.
    Und mit dem Speichern - wer sagt dann, daß mein Einsschrank zu einer bestimmten Zeit kühlen muß, das kann er auch bei günstigem Strom - intelligente Netze als Stichwort. Gibts anderswo schon lange.

  • Galliumarsenid Solarzellen gelten wie die CdTe Solarzellen als sehr umweltfreundlich. Die Entsorgung erfolgt aktuell in Giftmülldeponien, Salzbergwerken z.B. Herfa Neurode.

    Wettbewerbsfähig ist ein derartiges Oekowunder nach den genannten Zahlen sicherlich nicht. Einerseits wird analog der Launen des Wetters ein ziemlich wertloser Zufallsstrom hergestellt, Wert ca. 1c/kWh. Der genannte Wirkungsgrad ist sicherlich ein Laborwirkungsgrad (25°C Solarzellentemperatur, 90° direkte Einstrahlung, kein Staub, Kein Schmutz...) In der Realität könnten dies ca. 15% Wirkungsgrad sein.

    Die Problematik dieser Zellen in einer Wüstenregion ist die des schmirgelnden Wüstensands/winds. Dadurch werden diese Zellen in wenigen Jahren blind. Der seltene Regen bedeckt die Solarzellen mit einer dicken Dreckschicht.

    Vandale

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