Suche nach neuen Solarzellen

Kaum eine Branche ist in den vergangenen Jahren so stürmisch gewachsen wie die der erneuerbaren Energien. Trotzdem zapfen noch verhältnismäßig wenig private Haushalte das Kraftwerk Sonne an.

Für eine flächendeckende Nutzung müssten die Solarzellen effizienter und kostengünstiger werden. Daran arbeiten nun Clausthaler Wissenschaftler am Energie-Forschungszentrum Niedersachsen (EFZN). Eingebunden in das Projekt sind auch die Universitäten Bremen und Bonn sowie die Industrie. Das Bundeswirtschaftsministerium unterstützt den Forschungsansatz von Oktober an mit 1,25 Millionen Euro.

René Gestus und Lienhard Wegewitz experimentieren in einem Labor im EFZN an kleinen Drähten mit großer Wirkung. Fingerspitzengefühl ist gefragt bei den beiden Physikstudenten der TU Clausthal. „Es ist sehr motivierend, bereits im Studium in die Forschung eingebunden zu werden“, berichten sie unisono. Die beiden unterstützen die Arbeitsgruppe von Professor Wolfgang Schade, der das Projekt „NanoSol – Zinkoxid-Nanodraht-basierte Weißlichtquellen und Solarzellen“ koordiniert und am Energie-Forschungszentrum leitet.

Bisher werden Solarzellen auf Siliziumbasis erstellt. Der Energieaufwand für den Herstellungsprozess, erläutert Professor Schade, ist ziemlich groß, während der Wirkungsgrad dieser herkömmlichen Solarzellen relativ klein ausfällt. Nur 15 Prozent des Lichts wird in Strom umgewandelt. Außerdem ist hochreines Silizium teuer und nicht beliebig vorhanden. Deshalb sucht die Wissenschaft nach billigeren und energieeffizienteren Alternativen zu Silizium-Solarzellen.

Der Clausthaler Ansatz richtet sich dabei auf eine Materialkombination aus Zinkoxid-Nanodrähten, die zum Teil mit Licht absorbierenden Polymeren beschichtet sind. Das Besondere an den verwendeten Werkstoffen: Sie sind einfach zu beschaffen. Zum Beispiel bei den Goslarer Unternehmen Grillo (Zinkoxid) und HC Starck (Polymere), die ebenfalls in das Forschungsprojekt eingebunden sind. Scheint nun die Sonne auf diese Solarzelle neuen Typs, entsteht eine Spannung, die über elektrische Kabel aufgenommen werden kann. „Bei ersten einfachen Versuchen war bereits eine lichtinduzierte Spannung von bis zu 0,1 Volt zu beobachten“, ist Physiker Schade zuversichtlich.

Überzeugt hat diese Solarzelle der neuen Generation die Jury im Innovationswettbewerb „InnoNet“. Das Bundeswirtschaftsministerium unterstützt damit Verbundprojekte industrieller Forschung. Insgesamt 64 Ideen wurden eingereicht, 24 erhalten eine Förderung, darunter der Ansatz unter Federführung der EFZN-Wissenschaftler der TU Clausthal. Das Energie-Forschungszentrum, das 560.000 Euro der Fördersumme bekommt, bringt sich mit Clausthaler Kernkompetenzen ein: mit den Bereichen Energie und Material.

Seitens der Industriepartner sind Solvis Solar (Braunschweig) sowie Splitter Lichttechnik (Goslar) für die spätere Marktumsetzung zuständig. Neben den bereits genannten Unternehmen bringen sich auch Europtec (Goslar) sowie Protronic aus Sachsen in das ehrgeizige Projekt ein. Bisher wird in Deutschland ein Zehntel des Stromverbrauchs durch regenerative Energien gedeckt – dank Clausthaler Forschung könnte es mehr werden.