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Die Sonne in die Falle locken
Wie eine junge forscherin Solarzellen besser machen will
Die Begeisterung, mit der Diplom-Physikerin Wilma
Dewald von ihrer Forschung spricht, ist wie ein Sonnenbad:
warm und gute Laune verbreitend. Im Detail
forscht sie an verbesserten transparenten leitfähigen
Schichten für Silizium-Dünnschichtsolarzellen; im
Großen geht es ihr um eine unabhängige Energie-
versorgung für die Zukunft. „Ich möchte forschen und
etwas bewegen“, bekennt die 27-Jährige. Nach einem
kurzen Ausflug in die Materialphysik hat sie die
Solarenergie für sich entdeckt. Am Fraunhofer Institut
für Schicht- und Oberflächentechnik in Braunschweig
ist sie am richtigen Platz angekommen. Hier kann sie
daran arbeiten, dass Solarzellen kostengünstiger hergestellt
werden können und zugleich einen höheren
Wirkungsgrad in der Stromerzeugung erreichen.
Stellt man Solarzellen nur mit hauchdünnen Siliziumschichten
her, sind sie billiger als die heute marktgängigen
Produkte auf Basis von Siliziumscheiben,
denn die Dünnschichttechnik spart sowohl Material
als auch Energie bei der Herstellung. Wilma Dewald
erprobt aluminiumdotiertes Zinkoxid als oberste
Schicht – ein ungiftiger und leicht herstellbarer Stoff.
Das eigentliche Kunststück besteht darin, diese
Schicht, die 100-mal dünner als ein Haar ist, so zu
strukturieren, dass sie möglichst viel Sonnenlicht einfängt
– und damit mehr Strom in der Zelle erzeugt
werden kann. Die Methode dafür haben Dewald und
ihr Team weiterentwickelt und darauf ist sie ein wenig
stolz, denn das erste angemeldete Patent ist etwas
ganz Besonderes. „Langfristig können wir mit diesen
extrem dünnen Silizium-Tandem-Zellen einen Wirkungsgrad
von mehr als 13 Prozent erreichen“, prognostiziert
die Wissenschaftlerin. Die am Markt befindlichen
bringen derzeit nur 9 Prozent. In drei Jahren soll
das Verfahren, strukturiertes Zinkoxid einzusetzen,
marktreif sein. „Ich bin überzeugt, wir können künftig
Solarzellen wie einen riesigen Teppich auf Dächern
ausrollen und damit Solarstrom zu einer echten Alternative
zu Kohle, Atom und Gas machen“, ist sich die
Physikerin sicher. Die Entwicklungsschritte müssten
jetzt stattfinden. Nicht erst, wenn Öl und Gas knapp
werden, sollte die Solartechnik optimal sein. Und wie
geht es mit ihr weiter? Doktorarbeit abschließen und
weiter die Sonne einfangen, heißt die Antwort.
www.ist.fraunhofer.de
Die Methode: Die oberste Schicht einer Dünnschichtsolarzelle muss so strukturiert werden,
dass das Licht möglichst ungestört in die Zelle einfällt und dort eingefangen wird. in verdünnter
Salzsäure wird in die Oberfläche eine Landschaft aus Mini-Vulkanen geätzt, jeder mit einem
Durchmesser von einem Mikrometer. So bleibt das Licht in der Zelle gefangen, bis es zur Stromerzeugung
absorbiert wird.
1-2010 | plietsch | 25