Salzburger Forscher entwickeln Solarzellen der Zukunft

Markus Peherstorfer, 10. Dezember 2009 13:03
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    Foto: markus peherstorfer

    Solche Sulfosalz-Kristalle könnten die Zukunft der Solarenergie sein, wenn es nach einem Salzburger Forscherteam geht.

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    Herbert Dittrich macht aus Sulfosalzen Fotovoltaikzellen. In langen Testreihen soll die optimale Zusammensetzung erforscht werden.

Sulfosalze statt Silizium könnten Kosten sparen und versprechen höhere Effizienz - Christian-Doppler-Labor von Salzburg AG bei Grundlagenforschung mit 650.000 Euro unterstützt

Salzburg - Für Sulfosalze hat sich bisher noch kaum jemand interessiert. Mineralogen geben diesen natürlich vorkommenden, meistens grau schimmernden Kristallen Namen wie Seligmannit oder Smithit, um sich auf diese Weise zu verewigen. Man versucht, seltene Metalle wie Gold oder Silber aus den Kristallen zu gewinnen, oder baut sie als Füllmaterial in Bremsscheiben ein.

Hundert Mal so effizient wie Silizium

Wenn es nach Herbert Dittrich geht, könnten Sulfosalze aber ein wesentlicher Beitrag zur Lösung unserer Energieprobleme sein. Denn diese kompliziert aufgebauten anorganischen Verbindungen sind exzellente Halbleiter - und eignen sich somit für den Einbau in Fotovoltaikzellen. Dabei reichen bereits dünnste Schichten an Sulfosalzen aus; mit ihnen könnte genauso effizient Strom erzeugt werden wie mit der hundertfachen Menge an herkömmlichem Silizium, sagt Dittrich, Leiter des Christian-Doppler-Labors "Applications of Sulfosalts in Energy Conversion" und Universitätsprofessor für Materialforschung an der Uni Salzburg.

"Der Stein der Weisen in der Fotovoltaik, der alles erfüllt, ist bei weitem noch nicht gefunden", sagt Dittrich. Die am Markt erhältlichen bläulichen Silizium-Module würden im Augenblick auf einen Wirkungsgrad von 17 bis 18 Prozent kommen, der Rekord liege bei 25 Prozent. Jener einprozentige Wirkungsgrad, den Dittrich mit Sulfosalz-Dünnschichtzellen bereits erreicht hat, nimmt sich dagegen mager aus. "Das klingt nicht sehr viel versprechend", räumt der Schwabe ein, "es ist aber der Nachweis, dass unsere Solarzellen funktionieren." Dittrich war weltweit der erste Forscher, der solche Zellen gebaut hat.

Endlose Testreihen

Der Teufel stecke im Detail: Um die optimalen Materialen und ihr bestmögliches Verhältnis zueinander zu erforschen, sind schier endlose Testreihen nötig. Denn während Siliziumkristalle aus einem einzigen Element bestehen, sind es bei Sulfosalzen viele verschiedene. Die Grundbauelemente eines Sulfosalzkristalls sind aus bis zu 200 einzelnen Atomen zusammengesetzt, dadurch gibt es hunderte mögliche Varianten mit je spezifischen Eigenschaften.

Dazu kommen die anderen Schichten der Fotovoltaikzelle: Auf einem Glasträger werden jeweils übereinander eine Rückkontaktschicht aus Molybdän, die Absorberschicht aus Sulfosalzen und eine Deckschicht aus Zinkoxid aufgetragen. Auch das Dickenverhältnis der Schichten übereinander muss optimiert werden.

31 Prozent Wirkungsgrad möglich

Rein rechnerisch wäre ein Wirkungsgrad von 31,1 Prozent möglich, sagt Dittrich - und auch wirtschaftlich sollte die Entwicklung lukrativ sein: "Wir wissen heute schon: Wenn die Fotovoltaik aus Sulfosalzen genauso funktioniert wie mit den herkömmlichen Materialien, sind wir billiger." Wann eine Marktreife erreicht werden kann, sei allerdings "äußerst schwierig vorauszusagen", denn "wir betreten jeden Tag Neuland".

"Mehr Manpower" nötig

Der Weg dahin sei jedenfalls noch "ein langwieriges Unterfangen", das "mehr Manpower" brauche, sagt Dittrich. Im Augenblick habe seine Forschungsgruppe nur sechs bis sieben Mitarbeiter. Das könnte sich bald verbessern: Mit dem regionalen Energieversorger Salzburg AG konnte das Christian-Doppler-Labor einen potenten Sponsor gewinnen. Das Unternehmen stellt den Forschern bis 2013 insgesamt 650.000 Euro zur Verfügung. "Wir sehen das als Grundlagenforschung und wissen, dass wir da nicht ungeduldig sein dürfen", sagte Vorstand Arno Gasteiger am Mittwoch bei einer Pressekonferenz.

Eigenen Angaben zufolge ist die Salzburg AG der größte österreichische Erzeuger von Strom aus Fotovoltaik mit einer installierten Spitzenleistung von knapp zehn Megawatt. Seit 2003 wurden insgesamt 40 Millionen Euro in Solarzellen gesteckt. Der Großteil der Salzburg-AG-Fotovoltaikanlagen befindet sich aber in Deutschland und Italien, wo die Förderungen weit höher sind.

Geringe Förderungen in Österreich

Solange das so bleibe, werde man weiterhin nur im Ausland investieren, sagte Gasteiger. Als Kritik an der österreichischen Förderpolitik wollte er das allerdings nicht verstanden wissen, hier zu Lande liege der Schwerpunkt eben auf Biomasse: "Wir glauben an die Zukunft der Fotovoltaik, auch wenn diese Form der Stromerzeugung heute noch ohne Förderungen nicht wettbewerbsfähig ist. Wir setzen uns schon jetzt mit Fotovoltaik auseinander, um an der Pole-Position zu sein, wenn sie die Marktreife erreicht."

Auch die Uni Salzburg trägt ihr Scherflein bei, um die Fotovoltaikforschung zu forcieren: Rektor Heinrich Schmidinger kündigte an, "eine sehr, sehr teure neue Professur" für Chemie einzurichten, die dem Christian-Doppler-Labor von Herbert Dittrich als "Wissenszulieferer" dienen soll. Und selbst wenn die Fotovoltaikzelle der Zukunft doch ohne Sulfosalze auskommen sollte, wäre die Forschung nicht vergebens, sagt Dittrich. Immerhin sind die Kristalle auch thermoelektrisch nutzbar - zur direkten Wandlung von Abwärme in Strom. (Markus Peherstorfer, derStandard.at, 09.12.2009)

Kommentar posten
24 Postings
Firemonkey
31.03.2010 21:27
Die Dinger sind Thermoelektrisch wirksam!?!

Und warum baut man sie dann nicht einfach auf die Rückseite von herrkömlichen Photovoltaikzellen? Die herrkömlichen produzieren aus Licht Strom und die dahinterliegenden thermoelektrisch. Bei den herrkömlichen hat man doch eh das Problem das die oft viel zu heiß werden.

genpro
11.12.2009 12:21
Supersache...

Guter Ansatz...ja, ja die Schwaben, die habens drauf... schade, dass "Österreich" das Potential seiner Wissenschaftler, seien es "eingekaufte", oder selber herangezogene, nicht richtig fördert... 650.000€ klingt super, wenns nur fuer Personalkosten gedacht ist. Wären ca 10 PostDocs fuer ein Jahr...da wuerd was weitergehn...

Si Psu
 
10.02.2010 20:20

nur weils hier nicht steht, heißt das nicht, dass es nicht auch andere forschungsgruppen auf diesem gebiet gibt: übrigens mit österreichern als leiter!

siehe hier:
http://portal.tugraz.at/portal/pa... cdLabSolar

Ensifera
 
11.12.2009 00:39
31 % möglich...

...ich sag´ jetzt nur mal 3 Schicht-Photovoltaik von Sharp. Die haben ja jetzt schon knappe 36 % bei den neuesten Versuchen erzielt.

Aber interessanter Ansatz das mal mit Salzen zu versuchen.

JoeDalton
11.12.2009 12:17
schockley queisser limit

ich denke er bezieht sich auf das theoretische limit einer single junction zelle. die aussagen "rein rehcnerisch sind 31% möglich" ist dann aber ziemlich sinnlos, denn sie trifft auf jede single junction cell zu.

el peregrino
10.12.2009 21:58
sind fotovoltaikanlagen sondermüll?

diese frage stellt sich, denn auch diese anlagen werden wohl spätestens alle 10 jahre ausgetauscht werden, da sich dann der wirkungsgrad vervielfacht hat.
wenn diese dann als sondermüll deponiert werden müssen, dann ist dies mehr als nur fragwürdig!

gigngogn
11.12.2009 13:01
Kommt drauf an welchen Typ sie betrachten

Die beliebten Dünnschichtmodule enthalten jede Menge Cadmium und Tellur und ja, die sind Sondermüll. Da wird auch nichts recycled, sondern da wird endgelagert, Halbwertszeit unendlich übrigens, der Müll bleibt auf ewig so giftig wie er am Tag der Einlagerung war und darf nie in die Umwelt gelangen.
Hier ist also genau das nötig, was bei Nuklearabfällen ein angeblich völlig unlösbares Problem ist.

halbleiter1969
29.08.2010 11:20
Nicht alle Dünnschichtmodule sind Sondermüll

Hallo gigngogn,

es gibt sehr unterschiedliche Arten von Dünnschichtmodulen. Nur die von Ihnen angesprochenen Module aus Cadmium-Tellurid (hergetellt von First Solar) sind giftig und Sondermüll. Den größten Marktanteil haben aber Module mit amorphem und mikromorphem Silizium, und die enthalten weder giftige Stoffe noch seltene Metalle wie Indium, Selen etc., die irgendwann knapp werden.

Eine Kreatur
11.12.2009 11:40
ist zu ihnen der begriff

recycling noch immer nicht durchgedrungen?

Sol´kanar -The Swamp King
11.12.2009 07:54
warum sollten die sondermüll sein?

nur weil Schwefel drinnen ist oder gar Silizium?

Gips ist ja auch nicht grad bekannt für seine Gifitgkeit.

Und btw., Sulfosalze sind auch natürlichen Ursprungs...

gigngogn
11.12.2009 13:02

>Sulfosalze sind auch natürlichen Ursprungs
Das ist Quecksilber auch, oder Botulinumtoxin, beides 100% natürlich, trotzdem hochgiftig.

h 90
11.12.2009 07:00

wieso soll man sie wegschmeissen. Wenn sie noch funktionieren kann man sie ja auch mit geringem Wirkungsgrad weiterverwenden.
Statt entsorgen, verschenken.....

GAGA3
10.12.2009 17:41

Wieder eine Entwicklung, von der man wahrscheinlich nie wieder etwas hören wird.

her wig
11.12.2009 08:21

Wieder ein verhinderter Optimist der zu Grundlagenforschung postet.

Lageos
10.12.2009 17:04
Danke für diesen...

... Artikel!

Leider sieht man hier wieder einmal, Grundlagenforschung sollte einen höheren Stellenwert in Österreich haben. Die Forscherinnen wären da nur der (meist finanzielle) Wille könnte größer sein!

Curd Hombre
11.12.2009 07:36
Unsere Antwort der Kompetenzpartei darauf:

Das Bankenpaket muß weitergeführt werden!

Wieviel mehr Wertschöpfung (und uwar nachhaltig) hätte man mit diesem geld in unserem Land gewonnen,w enn man das in alternativ Energie(forschung) gesteckt hätte?

Der Gummistieferlsepp hat damit usnere Zukunft verkauft!

GevatterTod
10.12.2009 22:34
das ist keine Grundlagenforschung

sondern Anwendungsforschung.
Bin zwar dafuer, aber man sollte die Dinge beim Namen nennen!

Irma la Douce
10.12.2009 16:09
Das kommt so vorhersagbar wie die Hofer-Sonderangebote.

Herr Plumm
10.12.2009 14:43

zu hohe Kosten durch zu hohe Personalkosten... Dissertanten und PostDocs sind einfach zu teuer...

Herr Plumm
10.12.2009 21:19

es sollte eigentlich ironisch gemeint sein. viele denken ja immer noch, als forscher verdient man sich eine goldene nase:

http://www.fwf.ac.at/de/projec... aetze.html

so ists leider nicht...als Dr. der naturwissensch. sind das eigentlich beschämend niedrige gehälter...kein wunder, dass in der forschung ein großer "turnover" stattfindet und die wirklich guten in die industrie fliehen....

Sarang He
11.12.2009 12:32
Die wirklich guten Leute in der Forschung bleiben an den Universitäten und Forschungsinstituten

aber halt in der Regel leider nicht an den österreichischen.

dekorhippe
11.12.2009 10:12
Nicht zu vergessen die teilweise prekären

Arbeitsverhältnisse, Stichwort "Wenn des Projektl ausläuft, kannst schauen wo du bleibst" ...

genpro
11.12.2009 12:11
die moderne version der Tagelöhner...

solange is Geld gibt, darfst Du (fuer einen Hungerlohn) arbeiten, und sobald das Projekt ausläuft, stehst Du wieder auf der Strasse...oder: gestaffelte Jahresverträge, in jedem anderen Berufszweig illegal, fuer die Universitätsbediensteten machen wir dann natuerlich eine Ausnahme...

Herr Plumm
11.12.2009 13:50

es läuft ja bereits der neue uni-kollektivvertrag und??? ich bekam wieder eine verlängerung .... "für ein jahr" ... die fünfte mittlerweile ... ein kettenvertrag sozusagen ... scheiss auf den kollektivvertrag sozusagen!

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