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. 

Stellenangebote im Bereich Energie & Umwelt

Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften-Firmenlogo
Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften Professur Regelungstechnik und Gebäudeautomation Wolfenbüttel
MEGGLE AG-Firmenlogo
MEGGLE AG Projektleiter Engineering (m/w/d) – Energie- und Ressourcenmanagement Wasserburg am Inn
Hochschule Luzern-Firmenlogo
Hochschule Luzern Dozent/in für Gebäudetechnik / Energie (HK) Luzern (Schweiz)
Stadtwerke Leipzig GmbH-Firmenlogo
Stadtwerke Leipzig GmbH Projektingenieur Anlagenbetrieb EEG/GIS (m/w/d) Leipzig
FERCHAU GmbH-Firmenlogo
FERCHAU GmbH Projektingenieur Anlagenbau (m/w/d) München
bluesign technologies ag-Firmenlogo
bluesign technologies ag Chemical Company Assessor (f/m) Sankt Gallen (Schweiz), Augsburg
Südwestrundfunk-Firmenlogo
Südwestrundfunk Ingenieur (m/w/d) in der Fachgruppe Klimatechnik Stuttgart
VTG GmbH, Ingenieurbüro-Firmenlogo
VTG GmbH, Ingenieurbüro Projektleiter mit Schwerpunkt Rohrleitungsbau (m/w/d) München
ENERTRAG Windstrom GmbH-Firmenlogo
ENERTRAG Windstrom GmbH Prüftechniker / Prüfingenieur (m/w/d) Edemissen
FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR WINDENERGIESYSTEME IWES-Firmenlogo
FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR WINDENERGIESYSTEME IWES Talente im Bereich der Leistungselektronik und Netzintegration Bremerhaven

Alle Energie & Umwelt Jobs

Top 5 Energie

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.