Hoher Wirkungsgrad 04.09.2013, 17:07 Uhr

Biegsames Emaille als ideale Trägerschicht für Solarzellen

Auto- und Wohnwagendächer können dank biegsamer Module künftig zu Solarkraftwerken werden. Statt auf empfindlichem Kunststoff können sie jetzt auf einer Unterlage aus Stahl hergestellt werden.

ZSW-Mitarbeiter Friedrich Kessler mit dem neuen flexiblen Dünnschicht-Solarmodul auf emailliertem Stahlsubstrat.

ZSW-Mitarbeiter Friedrich Kessler mit dem neuen flexiblen Dünnschicht-Solarmodul auf emailliertem Stahlsubstrat.

Foto: ZSW

Sehr leichte, dünne und flexible Solarzellen können aus Autodächern, Wohnwagen, Bootsaufbauten und Eisenbahnwaggons kleine Kraftwerke machen. Sie werden einfach aufgeklebt und passen sich dem Untergrund an. Bisher werden sie auf dünnen Unterlagen aus Kunststoff aufgebaut. Der Materialforscher Friedrich Kessler vom  Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) in Stuttgart nimmt stattdessen eine dünne und dennoch robuste Stahlfolie, die nur ein Manko hat: Ruckzuck ist sie durchgerostet.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Open Grid Europe GmbH-Firmenlogo
Koordinator (m/w/d) Energiedatenmanagement Schwerpunkt Messzugang Open Grid Europe GmbH
Albert Handtmann Metallgusswerk GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Simulationsingenieur (m/w/d) Strukturmechanik Automotive Albert Handtmann Metallgusswerk GmbH & Co. KG
Biberach an der Riss Zum Job 
Open Grid Europe GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur Anlagenbau / Maschinenbau / Gasturbinen (m/w/d) Open Grid Europe GmbH
Deutsche Infineum GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Plant Contact Engineer (m/w/d) Deutsche Infineum GmbH & Co. KG
Open Grid Europe GmbH-Firmenlogo
Ingenieur als Projektleiter Rohrleitungstechnik (m/w/d) Open Grid Europe GmbH
ASML-Firmenlogo
Prozessingenieur:in Laser-Strukturierung ASML
ASML-Firmenlogo
Prozessingenieur:in Klebetechnologie ASML
ASML-Firmenlogo
Projektleiter:in Product Engineering ASML
Regierungspräsidium Freiburg-Firmenlogo
Master / Diplom (Univ.) Bauingenieurwesen oder vergleichbar mit Schwerpunkt konstruktiver Ingenieurbau Regierungspräsidium Freiburg
Freiburg Zum Job 
Knauf PFT GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Betriebsleiter Baumaschinenfertigung (m/w/d) Knauf PFT GmbH & Co. KG
Iphofen Zum Job 
Fraunhofer-Gesellschaft-Firmenlogo
Architekt*in / Dipl.-Ingenieur*in - Vergabe von Bau- & Bauplanungsleistungen Fraunhofer-Gesellschaft
München Zum Job 
Kromberg & Schubert Automotive GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Qualitätsingenieur BMW (m/w/d) Kromberg & Schubert Automotive GmbH & Co. KG
Abensberg bei Regensburg Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieurin oder Ingenieur Verkehrsbehörde (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Bad Gandersheim, Hannover Zum Job 
Rittal-Firmenlogo
Prüfingenieur / Prüftechniker (m/w/d) Elektrotechnik Produktentwicklung Stromverteilung Rittal
Herborn Zum Job 
Niedersächsische Landgesellschaft mbH-Firmenlogo
Bauingenieur Baulandentwicklung Tiefbau (m/w/d) Niedersächsische Landgesellschaft mbH
Osnabrück Zum Job 
Niedersächsische Landgesellschaft mbH-Firmenlogo
Bauingenieur oder Architekt als Projektleiter im Agrar- und Spezialbau (m/w/d) Niedersächsische Landgesellschaft mbH
Lüneburg Zum Job 
Niedersächsische Landgesellschaft mbH-Firmenlogo
Bauingenieur oder Architekt als Projektmanager im Agrar- und Spezialbau (m/w/d) Niedersächsische Landgesellschaft mbH
Bremerhaven Zum Job 
Niedersächsische Landesbehörde für Straßenbau und Verkehr-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) für die Prüfung von Planungen und Bauvorbereitungen im Bereich der kommunalen Straßenbauförderung Niedersächsische Landesbehörde für Straßenbau und Verkehr
Metropolregion Hannover / Braunschweig / Göttingen / Wolfsburg Zum Job 
Niedersächsische Landesbehörde für Straßenbau und Verkehr-Firmenlogo
Bauingenieure (w/m/d) Niedersächsische Landesbehörde für Straßenbau und Verkehr
Hannover Zum Job 
Niedersächsische Landesbehörde für Straßenbau und Verkehr-Firmenlogo
Ingenieur (w/m/d) für die Prüfung von Planungen und Bauvorbereitungen im Bereich der kommunalen Straßenbauförderung Niedersächsische Landesbehörde für Straßenbau und Verkehr
Metropolregion Hannover / Braunschweig / Göttingen / Wolfsburg Zum Job 

Edelstahlfolien sind teurer, aber nicht besser

Um das zu verhindern beschichtet der Forscher die Folie, die der indische Konzern Tata Steel beisteuert, mit Emaille. Diese keramische und eigentlich spröde Schicht haftet so gut, dass sie selbst dann nicht bricht, wenn man die Folie verbiegt. Derart abgeschirmt hat Rost keine Chance. Edelstahlfolien, die ebenfalls nicht rosten, sind deutlich teurer.

Emaille hat noch zwei weitere Vorteile. Die erste der elektrisch aktiven Schichten der Solarzelle haftet darauf besonders gut. Außerdem verhindert die Keramik, dass Eisenatome in die Schichten wandern, in denen das Sonnenlicht in Strom umgewandelt wird. Eisen macht sie unwirksam. Im Gegensatz zu Edelstahl ist Emaillestahl auch noch elektrisch isolierend.

„Emaillestahl verbindet die Vorteile von starrem Glas mit denen einer flexiblen Metallfolie“, so Kessler. Auf Glas werden derzeit die besten Solarzellen des Typs abgeschieden, der in Stuttgart weiterentwickelt wird. Das sind so genannte CIGS-Zellen. Das Kürzel setzt sich aus der Anfangsbuchtstaben der enthaltenen Elemente zusammen: Kupfer (copper), Indium, Gallium und Selen.

Diese Stromerzeuger nähern sich dem Wirkungsgrad von polykristallinen Zellen, der bei etwa 20 Prozent liegt, brauchen allerdings weit weniger Material, als auf einen Teelöffel passt. Wegen der geringen Menge sind die Werkstoffkosten beinahe vernachlässigbar, während sie bei Siliziumzellen entscheidend sind. Da auch der Energieverbrauch deutlich günstiger ist, sind CIGS-Zellen deutlich billiger.

Dünner ist besser

Bei der Flexibilität ist das Ende der Fahnenstange noch nicht erreicht. Im Handel gibt es keine Stahlfolien, die dünner sind als 0,2 Millimeter. Die Folien, die im ZSW eingesetzt werden, sind eine Spezialanfertigung. Die Forscher haben eine fingernagelgroße Zelle hergestellt, die einen Rekordwirkungsgrad von 18,6 Prozent hat, ein Rekord nur diesen Typ. Eine ganze Reihe dieser Zellen wurden zu einen 30 mal 23 Zentimeter großen Modul mit einem Wirkungsgrad von 12,9 Prozent zusammengeschaltet. Das ist einer der weltweit besten Werte für Module dieser Größe.

Ein Beitrag von:

  • Wolfgang Kempkens

    Wolfgang Kempkens studierte an der RWTH Aachen Elektrotechnik und schloss mit dem Diplom ab. Er arbeitete bei einer Tageszeitung und einem Magazin, ehe er sich als freier Journalist etablierte. Er beschäftigt sich vor allem mit Umwelt-, Energie- und Technikthemen.

Themen im Artikel

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.