Magnesiumchlorid verwenden 07.07.2014, 12:00 Uhr

Dünnschicht-Solarzellen ohne giftige Chemikalien preiswert produzieren

An der Universität Liverpool ist ein Verfahren entwickelt worden, dass es erlaubt, Dünnschicht-Solarzellen deutlich billiger und vor allem unter Verzicht auf hochgiftige Chemikalien zu produzieren. Kernstück des neuen Verfahrens ist der Ersatz des bisher verwandten Cadmiumchlorids durch Magnesiumchlorid.

Solarzellen werden bislang auf der Basis von Silizium hergestellt. Rund 90 Prozent aller installierten Solarzellen sind bislang Siliziumzellen. Bei sogenannten Dünnschichtzellen auf Cadmiumtellurid-Basis steigt die Stromausbeute gegenüber der Siliziumzelle von 2 auf 15 Prozent. Doch die Chemikalie ist hochgiftig und die Produktion teuer. Ein neues Verfahren, bei dem das ungiftige und preiswerte Magnesiumchlorid eingesetzt wird, könnte die Wende bringen.  

Solarzellen werden bislang auf der Basis von Silizium hergestellt. Rund 90 Prozent aller installierten Solarzellen sind bislang Siliziumzellen. Bei sogenannten Dünnschichtzellen auf Cadmiumtellurid-Basis steigt die Stromausbeute gegenüber der Siliziumzelle von 2 auf 15 Prozent. Doch die Chemikalie ist hochgiftig und die Produktion teuer. Ein neues Verfahren, bei dem das ungiftige und preiswerte Magnesiumchlorid eingesetzt wird, könnte die Wende bringen.  

Foto: dpa/Hendrik Schmidt

Magnesiumchlorid (MgCl2) ist ungleich billiger als Cadmiumchlorid (CdCl2) und setzt zugleich keinerlei besondere Sicherheitsvorkehrungen bei der Produktion voraus, weil es völlig ungiftig ist. 

Magnesiumchlorid ist sogar nahrungsmitteltauglich

Magnesiumchlorid ist sogar als Zusatzstoff für die menschliche Ernährung zugelassen. Verwandt wird es in Badesalzen, bei der Produktion von Tofu und schließlich auch zum Abtauen von Straßen im Winter. Ein gewichtiger weiter Vorteil ist, dass sich Magnesiumchlorid in einem relativ einfachen Verfahren aus Seewasser gewinnen lässt.

Noch dominiert klar die Silizium-Solarzelle

Rund 90 Prozent aller installierten Solarzellen sind bisher Siliziumzellen. Günstiger und leistungsfähiger in der Stromerzeugung sind allerdings die so genannten Dünnschichtzellen, die meist auf der Basis von Cadmiumtellurid produziert werden. Hier beläuft sich die Schichtstärke nur auf zwei Mikrometer. Diese Schicht lässt sich auf einfachem Glas aber auch auf verschiedenen flexiblen Oberflächen auftragen. Die Stromausbeute steigt bei der Dünnschichtzelle gegenüber der Siliziumzelle von 2 auf 15 Prozent.

Dass die Dünnschichtzelle auf Cadmiumtellurid-Basis sich am Markt trotzdem äußerst schwer tut, erklärt sich vor allem aus dem bei der Produktion unumgänglichen Cadmiumchlorid. Diese Chemikalie ist so giftig, dass bei ihrer Verarbeitung mit Gasmasken und starker Luftabsaugung gearbeitet werden muss. Die Forscher der Universität Liverpool unter Leitung des Dozenten Dr. Jon Major gehen davon aus, dass sich die Dünnschichtzelle nun auf der Basis des ungiftigen Magnesiumchlorid ungleich schneller durchsetzen wird.

Der Kostenvorteil von Magnesiumchlorid ist frappierend

Wie das Team aus Liverpool in der Fachzeitschrift “Nature” darlegt, belaufen sich derzeit die Herstellungskosten für ein Kilogramm Magnesiumchlorid auf 70 Cent. Die Kosten für ein Kilogramm Cadmiumchlorid betragen dagegen 220 Euro. Zum Auftragen von Magnesiumchlorid auf Glas oder ein anderes Trägermaterial reicht ein einfacher Airbrush. Dagegen ist das Auftragen von Cadmiumchlorid ungleich komplizierter und damit auch teurer. Der Kostennachteil von Cadmiumchlorid in Solarzellen reicht allerdings noch weiter: Alte Anlagen, die eines Tages abgebaut werden, dürfen nicht einfach verschrottet werden. Sie müssen vielmehr als Sondermüll zunächst aufwändig behandelt werden. 

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