Auf Fenster aufdampfen 01.02.2016, 07:55 Uhr

Leipziger Forscher entwickeln transparente Solarzelle

Leistungsfähig und billig im Vergleich zur internationalen Konkurrenz ist eine Solarzelle, die Leipziger Physiker entwickelt haben. Sie lässt sich auf beliebig große Glasscheiben aufbringen. Ganze Fassaden werden dann zum Kraftwerk.

Transparente Solarzelle aus Leipzig: Das kleine Labormuster lässt sich beliebig vergrößern.

Transparente Solarzelle aus Leipzig: Das kleine Labormuster lässt sich beliebig vergrößern.

Foto: Swen Reichhold/Universität Leipzig

Die weltweit erste transparente Solarzelle, die direkt auf eine Fensterscheibe aufgedampft wird und dazu noch aus preiswerten und nahezu beliebig verfügbaren Werkstoffen besteht, hat ein Forscherteam an der Leipziger Universität entwickelt. Bisher entwickelte Solarzellen dieser Art bestehen aus relativ seltenen und damit teuren Materialien, etwa aus Galliumnitrid. Die Forschergruppe um Professor Marius Grundmann vom Institut für Experimentelle Physik II benötigt lediglich Oxide der preiswerten Metalle Zink und Nickel.

UV-Licht als Stromlieferant

„Wir können die Solarzelle direkt auf große Glasflächen aufbringen“, sagt Grundmann. Transparentes Material lässt normalerweise sichtbares Licht einfach passieren. Es kann also nicht eingefangen werden, um es in einem zweiten Schritt in elektrische Energie zu verwandeln. Das Material, das die Leipziger verwenden, lässt ebenfalls sichtbares Licht durch, fängt aber das ultraviolette Licht ein. „Wir haben im Labor einen Wirkungsgrad von drei Prozent erreicht“, sagt Grundmann. Das entspricht einem Watt pro Quadratmeter. An Hochhausfassaden kommt da schon einiges zusammen, zumal die Scheiben kaum mehr kosten als die, die keinen Strom produzieren.

Noch nicht zufrieden mit dem Wirkungsgrad

Konkurrenten an der University of Michigan etwa haben einen Wirkungsgrad von gerade mal einem Prozent geschafft. Beide Teams glauben, dass deutlich mehr erreichbar ist und peilen fünf Prozent an. „Wir sind dabei, Wirkungsgrad und Transparenz der Zellen zu verbessern“, sagt Grundmann.

Die Morgensonne spiegelt sich in Hamburg in einer Glasfassade: Wäre auf den Fenstern schon die neue transparente Solarzelle der Leipziger Forscher aufgedampft, würde ultraviolettes Licht eingefangen und zur Stromproduktion genutzt. 

Die Morgensonne spiegelt sich in Hamburg in einer Glasfassade: Wäre auf den Fenstern schon die neue transparente Solarzelle der Leipziger Forscher aufgedampft, würde ultraviolettes Licht eingefangen und zur Stromproduktion genutzt. 

Quelle: Lukas Schulze/dpa

Erst danach werde er Partner in der Industrie suchen, die großflächige Glasscheiben mit Solarzellen beschichten. „Es ist jetzt schwer zu sagen, wann transparente Solarzellen industriell gefertigt werden. Aber die Chancen dafür sind gut“, so der Physiker. Vor allem, weil der Vorgang skalierbar sei, das heißt: Es lassen sich beliebig große Scheiben mit Solarzellen ausrüsten. Bisher steckte er drei Jahre Entwicklungsarbeit in das Projekt.

UV-Immission auch bei aufgelockerter Bewölkung

Solarzellen, die ultraviolettes Licht absorbieren und umwandeln, liefern bei dicht bewölktem Himmel praktisch keinen Strom – die Wolken lassen die unsichtbaren Strahlen nicht passieren. Ganz anders bei aufgelockerter Bewölkung. Dann kann der Einfall von UV-Licht auf der Erde sogar höher sein als bei klarem Himmel. Es kommt mehr Strahlung an, weil die Wolken sie in Richtung Erde ablenken. Das haben Forscher des Kieler Leibniz-Instituts für Meereswissenschaften bereits 2005 bei Messungen auf Sylt nachgewiesen.

Dünnste Solarzelle 

Fast nahezu transparent ist eine von Wiener Forschern entwickelte Solarzelle. Diese dünnste Solarzelle der Welt ist nur wenige Atomlagen dick und ultraleicht: 300 Quadratmeter Solarfolie, die auch auf Fenster aufgeklebt werden könnte, wiegen gerade einmal ein Gramm. 

Marco Furchi, Thomas Müller und Andreas Pospischil (v.l.n.r.): Die Forscher der TU Wien entwickeln die Solarzelle, die aus nur wenigen Atomlagen besteht. 

Marco Furchi, Thomas Müller und Andreas Pospischil (v.l.n.r.): Die Forscher der TU Wien entwickeln die Solarzelle, die aus nur wenigen Atomlagen besteht. 

Quelle: TU Wien

Allerdings ist auch hier noch Entwicklungsarbeit nötig, um eine höhere Energieausbeute zu erreichen.  

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