Dünnschicht-Photovoltaik: FZ Jülich und Solliance forschen mit vereinten Kräften

Das Forschungszentrum Jülich wird künftig mit dem Forschungsverbund Solliance auf dem Gebiet der Dünnschicht-Photovoltaik kooperieren, eine entsprechende Vereinbarung wurde jetzt unterzeichnet. Unter dem Dach von Solliance sind mehrere Institute aus den Niederlanden, Belgien und Deutschland zusammengeschlossen. Ziel der Kooperation ist eine praxisnahe Forschung, Kooperationen mit Unternehmen sind ausdrücklich erwünscht.

Ein breites Spektrum neuer Technologien

Der Begriff Dünnschicht-Photovoltaik wird von den Gründern der neuen Kooperation sehr weit interpretiert. Er umfasst nahezu alle denkbaren Alternativen zu herkömmlichen Solarzellen aus kristallinem Silizium. Dazu gehören zunächst die üblicherweise als Dünnschicht-Module bezeichneten Solarzellen, in denen die Siliziumkristalle durch eine dünne Halbleiterschicht ersetzt werden. Dabei kann es sich um amorphes Silizium handeln, aber es wird auch mit anderen Materialien experimentiert. Daneben soll die organische Photovoltaik einen weiteren Schwerpunkt der Forschung bilden. Die organische Photovoltaik nutzt dünne Folien zur Stromerzeugung, die grundsätzlich sogar in einfachen Druckverfahren hergestellt werden können. Die wesentlichen Vorteile bestehen im geringen Gewicht, der hohen Flexibilität und den geringen Herstellungskosten.

Herstellungsverfahren im Fokus

Dünnschicht-Technologien bieten auch perspektivisch nicht die Möglichkeit, den Wirkungsgrad kristalliner Solarzellen zu übertreffen. Darin besteht jedoch auch nicht das Ziel dieser neuen Technologien. Anders als der Brennstoff einer Gas- oder Ölheizung steht Sonnenlicht unbegrenzt und kostenlos zur Verfügung, weswegen ein geringerer Wirkungsgrad akzeptiert werden kann. Deutlich wichtiger sind kostengünstige Herstellungsverfahren. Einer der Forschungsschwerpunkte soll daher in der effektiven Bearbeitung von Oberflächen liegen. Dazu gehören nicht nur Verfahren zum Auftragen extrem dünner – und damit auch billiger – aktiver Schichten, sondern auch Methoden, Oberflächen auf mikroskopischer Ebene zu strukturieren. Eine aufgeraute Oberfläche bietet eine deutlich größere Absorptionsfläche als eine glatte Fläche. Auch die Herstellung transparenter leitfähiger Folien soll optimiert werden. Diese könnten den Einsatzbereich der Photovoltaik deutlich erweitern. Jedes Fenster könnte so zur Stromproduktion genutzt werden, sogar Autoscheiben.

Großes Potenzial

Die zu erforschenden Technologien bieten das Potenzial, noch in diesem Jahrhundert die Hälfte des weltweiten Strombedarfs mittels der Photovoltaik zu decken. Zu diesem Zweck soll es ermöglicht werden, nahezu jede Oberfläche zur Stromerzeugung zu nutzen. Dazu gehören nicht nur Gebäudeflächen wie Dächer, Mauern und Fenster, sondern beispielsweise auch Kleidung und vielleicht sogar Straßen. Die Anforderungen an die neuen Materialien sind also klar formuliert: Sie müssen billig, sehr flexibel, nahezu unsichtbar und widerstandsfähig sein.