Dünnschicht-Solarzellen Solarzelle ohne Silizium oder seltene Rohstoffe

9,6 Prozent Wirkungsgrad hat eine von IBM entwickelte Solarzelle erreicht, deren photovoltaische Schicht ausschließlich aus leicht verfügbaren und kostengünstigen Materialien besteht.

Die in den IBM-Labors entwickelte Dünnschicht-Solarzelle besteht aus Kupfer, Zinn, Schwefel und/oder Selen – alles Materialien die als Rohstoffe leicht verfügbar und damit vergleichsweise kostengünstig sind. Die Forscher erreichten damit unter Laborbedingungen einen Wirkungsgrad von 9,6 Prozent – 40 Prozent mehr als bisher erzielte Wirkungsgrade mit solchen Zellen.

Bislang schafften es industriell gefertigte Dünnschicht-Solarzellen auf Basis von Kupfer-Indium-Diselenid (CIS) oder Cadmiumtellurid (CdTe) laut IBM auf Wirkungsgrade von 9 bis 11 Prozent. Sie wurden allerdings mit Bestandteilen gefertigt, die entweder zu teuer oder sehr selten seien. Ansätze, kostengünstige Solarzellen aus häufig vorkommenden Rohstoffen zu fertigen, seien bislang nicht über einen Wirkungsgrad von 6,7 Prozent hinausgekommen.

Trotz dieses Erfolges stehen die Forscher erst am Anfang: »Unser Ziel  ist es, eine Technik zur solaren Energiegewinnung zu entwickeln, die hinsichtlich der Kosten pro Watt mit der konventionellen Energiegewinnung konkurrieren kann und im großen Maßstab im Terrawatt-Bereich eingesetzt werden kann«, kommentiert Dr. David Mitzi, Leiter der IBM-Forschergruppe seine Arbeit.

Mit ihrem Ansatz, nur häufig vorkommende Rohstoffe für die Zellenproduktion zu verwenden, umgehen die Forscher den teuren Rohstoff Silizium, der die Kosten pro Watt bei konventionellen siliziumbasierten Solarzellen in die Höhe treibt.