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Erneuerbare Energien: Perowskit in der Photovoltaik Grüner Strom aus Glas

Redakteur: Dana Hoffmann

Für kleine Kinder ist sonnenklar, wo der Strom herkommt: aus der Steckdose natürlich. Und die steckt in der Wand. Warum nicht tatsächlich die Gebäudehülle für die Energieerzeugung benutzen? Schließlich scheint die Sonne täglich stundenlang völlig kostenlos auf unsere Häuser. Die großflächige Umsetzung dieser Vision ist nun zum Greifen nah.

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Das Burj Khalifa, das derzeit höchste Gebäude der Welt: ideal für eine hohe Stromausbeute mit PV.
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(Foto: flickr-User thetravelguru)

In Sachen Wirkungsgrad erreicht die herkömmliche Photovoltaik langsam die Grenzen des physikalisch Möglichen. Der Grundstoff Silizium ist zwar massenhaft verfügbar, aber in dicht besiedelten Gebieten mangelt es oft an großen Flächen, die für eine nennenswerte Leistung belegt werden müssten. Zudem stören sich viele Menschen an den blau oder bräunlich schimmernden Platten im Freifeld oder auf Hausdächern.

Jetzt nimmt die Idee Formen an, photovoltaische Oberflächen im großen Maßstab in Häuserfassaden zu integrieren. Das Unternehmen Oxford Photovoltaics, das 2010 aus der Universität Oxford hervorgegangen ist, verspricht nichts weniger als die Revolution der Photovoltaik: Fast wie normales Glas muten die meso-superstrukturierten Solarzellen (MSSC) an, die den Solarmarkt revolutionieren könnten. Professor Henry Snaith leitet das 17-köpfige Team an der renommierten Universität. Er hat für seine Entwicklung bereits einige Preise erhalten, u.a. vom Magazin Nature. Snaith gehört außerdem zu den zehn Forschern, die 2013 die Wissenschaft weitergebracht haben.

Neue Materialien und spezielle Beschichtung

Der Grundstoff der neuen Entwicklung ist eigentlich ein alter Hut: das Calcium-Titan-Oxid Perowskit. Der Entdeckers Gustav Rose benannte es Mitte des 19. Jahrhunderts nach dem russischen Mineralogen Lew Perowski. Nun wird es völlig neuartig verarbeitet und bei weniger als 150° Celsius in extrem dünnen Schichten auf das Trägermaterial aufgedruckt. Die Herstellung herkömmlicher kristalliner Module oder Bedampfung üblicher Dünnschichtmodule ist wesentlich aufwendiger und erfordert den Einsatz besonderer Materialien.

Trotzdem wird eine Molekülstruktur erreicht, die zwei üblicherweise gegensätzliche Eigenschaften vereint: die Transparenz und die Leitfähigkeit. Vereinfacht gesagt, sind bei Materialien die Molekülverbindungen entweder so dicht, dass sie elektrische Impulse leiten, oder so weit voneinander entfernt, dass sie Licht passieren lassen. Perowskit kann beides. Verschiedene Farben können beigemischt werden und so die ästhetischen Anforderungen der modernen Architektur erfüllen.

Die Grenzen des Wachstums

Das Fraunhofer Institut hat eine aktuelle Zusammenfassung der Situation der Photovoltaik in Deutschland veröffentlicht. Demnach kommen herkömmliche Solarmodule unter Idealbedingungen auf einen Wirkungsgrad von durchschnittlich 16 Prozent, die preiswerteren Dünnschichtmodule erreichen zwischen 6 und 11 Prozent. Zwar werden auch diese Technologien immer effizienter, Experten gehen jedoch von einer Obergrenze von 20 Prozent aus, die der Wirkungsgrad trotz aller Bemühungen nicht überschreiten kann.

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