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16. Mai 2007

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Fünf Gigawatt leisten alle photovoltaischen Systeme der Welt in Summe ein halbes Jahrhundert nach der Markteinführung von Solarzellen - dürftige 0,038 Prozent des globalen Energieverbrauchs. In der Kategorie "größtes noch auszuschöpfendes Potenzial " ist diese Technologie konkurrenzlos. Nanotechnologie soll sie endlich ein gutes Stück voranbringen. Ingenieure arbeiten an Alternativen zu Silizium, das heutzutage in den meisten photovoltaischen Zellen Licht in Elektrizität verwandelt, doch leider nicht effektiv und preiswert genug.

Selbst die fortschrittlichsten und teuersten Siliziumzellen erreichen heute nur einen Wirkungsgrad von 22 Prozent - mehr als drei Viertel der auf die Zellen treffenden Sonnenenergie bleiben ungenutzt. Neue, mit so genannten Quantenpunkten durchsetzte Materialien sollen die Ausbeute verdoppeln, hoffen Wissenschaftler vom National Renewable Energy Laboratory in Colorado und vom Los Alamos National Laboratory in Neu Mexiko. In Kooperation haben sie Quantenpunkte in einen Siliziumkristall eingebracht, jeder kleiner als ein milliardstel Meter im Durchmesser.

Silizium ist wählerisch, nur Licht eines eng begrenzten Spektralbereichs vermag in dem Halbleiter Elektronen freizusetzen und dann auch nur eines je Photon; der große Rest der Sonnenenergie geht als Wärme verloren. Quantenpunkte hingegen verwerten einen breiteren Ausschnitt des Spektrums und können bis zu sieben Elektronen pro Photon freisetzen. Ein Problem ist noch, diese Ladungsträger auch abzuleiten, die meisten werden bald wieder eingefangen. Zudem bestehen Quantenpunkte nicht gerade aus umweltfreundlichen Materialien: Blei, Selen, Kadmium. Alternativen sind also ebenso gefragt wie preiswertere Fertigungsmethoden.

In dieses Feld drängt das in Palo Alto (US-Bundesstaat Kalifornien) ansässige Unternehmen Nanosolar, das sich zum Marktführer für die dritte Generation von Solarzellen erklärt hat: nanostrukturierte Zellen in Drucktechnik. Winzige Tupfer von Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid auf Rollen ultradünner Folien organisieren sich dort auf Grund physikalisch-chemischer Prozesse selbst zu Licht erntenden Strukturen. Solche Zellen sollen nur ein Fünftel bis ein Zehntel des Preises vergleichbarer Siliziumprodukte kosten. Dem noch jungen Unternehmen gelang es 2006, Investoren für eine 100-Millionen-Dollar-Fabrik zu gewinnen, die pro Jahr Solarzellen mit einer Gesamtleistung von 430 Megawatt produzieren soll.

Solche Begeisterung hat auch die Energiegiganten wachgerüttelt. Shell besitzt nun ein Tochterunternehmen, das Solarzellen herstellt, und BP legte im Juni zusammen mit dem California Institute of Technology ein Fünf-Jahres-Projekt auf. Das Ziel: hocheffiziente Solarzellen aus Siliziumnanoröhrchen.

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