Tofu-Zutat für die Solarzellen-Revolution

25. Juni 2014, 19:03
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Dünnschichtsolarzellen haben einen gewaltigen Nachteil: Für ihre Herstellung werden gefährliche Chemikalien benötigt. Das könnte sich nun ändern

Liverpool - Der globale Energiehunger ist riesig: Bis zum Jahr 2030 soll der weltweite Strombedarf um mehr als die Hälfte anschwellen, rechnet eine Studie vom vergangenen Oktober vor. Der CO2-Ausstoß durch den Stromsektor dürfte sich durch diese Entwicklung um gut 25 Prozent erhöhen - es sei denn, der Ausbau regenerativer Energiequellen schreitet entsprechend voran. Insbesondere der Sonnenenergie könnte dabei eine entscheidende Rolle zukommen. Doch auch sie hat ihre Tücken.

Aktuell basieren rund 90 Prozent aller Photovoltaikanlagen auf Siliziumzellen. Ihnen stehen modernere Dünnschichtzellen, beispielsweise auf Cadmiumtellurid-Basis, gegenüber, die nicht nur wegen ihrer nur zwei Mikrometer dünnen Schichtstärke große Vorteile bieten: Das photosensitive Material lässt sich mit einfachen Verfahren auf Glas oder sogar flexiblen Oberflächen auftragen, ist deutlich billiger und liefert so den günstigeren Strom - wenn nicht das Cadmiumchlorid (CdCl2) im Spiel wäre.

Setzt man die Substanz bei der Produktion von Cadmiumtellurid-Solarzellen ein, dann lässt sich ihre Effizienz von zwei auf 15 Prozent erhöhen. Damit bildet Cadmiumchlorid eine Schlüsselkomponente. Die wasserlösliche Chemikalie ist allerdings hochgiftig und kann nur in einem teuren Verfahren gewonnen werden, bei dem rigorose Sicherheitsmaßnahmen erforderlich sind.

Badesalz statt tödliches Gift

Eine Substanz, die als Badesalz, Straßenenteisungsmittel und für die Zubereitung von Tofu Verwendung findet, könnte nun aber in der Herstellung von Dünnschicht-Solarzellen eine Revolution einleiten: Forscher rund um den Physiker Jon Major von der britischen University of Liverpool haben ein Rezept entwickelt, bei dem Magnesiumchlorid (MgCl2) das giftige Cadmiumchlorid ersetzen kann.

Die neue Rezeptur, die die Forscher nun im Fachjournal "Nature" präsentierten, vereint wesentliche Vorteile: MgCl2 gilt als gesundheitlich unbedenklich, lässt sich zu einem Bruchteil der Kosten - 70 Cent pro Kilogramm Magnesiumchlorid gegenüber rund 220 Euro pro Kilogramm Cadmiumchlorid - aus Meerwasser herstellen und liefert ebenso effiziente Solarzellen wie die giftige und teure Alternative.

Wie sehr das neue Verfahren die Arbeit erleichtert, zeigt sich bereits bei Experimenten im Labor: "Wenn wir Cadmiumchlorid auf eine Oberfläche aufbringen wollen, müssen wir Gasmasken tragen und leistungsstarke Dunstabzugssysteme einsetzen. Mit unserer neuen Methode konnten wir Solarzellen mit einem handelsüblichen Airbrush aus dem Bastlerladen beschichten", meint Major.

"Wenn erneuerbare Energie in Zukunft mit fossilen Brennstoffen mithalten soll, dann müssen die Produktionskosten der Sonnenstrom-Anlagen signifikant gesenkt werden. Entscheidende Schritte in diese Richtung sind bereits in der Vergangenheit gelungen, aber unsere Entwicklung hat das Potenzial, die Photovoltaik noch wesentlich billiger zu machen", ist Major überzeugt. (tberg, DER STANDARD, 26.6.2014)

  • Solaranlagen stellen einen Eckpfeiler der Energiewende dar, doch bei ihrer Herstellung muss mit hochgiftigen und kostspieligen Substanzen gearbeitet werden.
    foto: apa/epa/salvatore di nolfi

    Solaranlagen stellen einen Eckpfeiler der Energiewende dar, doch bei ihrer Herstellung muss mit hochgiftigen und kostspieligen Substanzen gearbeitet werden.

  • Es geht aber auch ohne Gift, wie eine aktuelle Arbeit zeigt: Mit der neuen Methode kann Studienautor Jon Major die Solarzellen im Labor per handesüblichem Airbrush beschichten, ohne dabei schwere Schutzkleidung tragen zu müssen.
    foto: university of liverpool

    Es geht aber auch ohne Gift, wie eine aktuelle Arbeit zeigt: Mit der neuen Methode kann Studienautor Jon Major die Solarzellen im Labor per handesüblichem Airbrush beschichten, ohne dabei schwere Schutzkleidung tragen zu müssen.

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