Salzburger Forscher entwickeln Solarzellen der Zukunft

10. Dezember 2009, 13:03
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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)

  • Solche Sulfosalz-Kristalle könnten die Zukunft der Solarenergie sein, wenn es nach einem Salzburger Forscherteam geht.
    foto: markus peherstorfer

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

  • Herbert Dittrich macht aus Sulfosalzen Fotovoltaikzellen. In langen
Testreihen soll die optimale Zusammensetzung erforscht werden.
    foto: markus peherstorfer

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

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