Holographie spart Silizium in Solarpanels

Strom aus Sonnenlicht ist heute um ein Vielfaches teurer als Elektrizität aus Kohle oder Kernkraft. Höhere Wirkungsgrade und geringere Produktionskosten für die Photovoltaik-Module sollen die Module jedoch konkurrenzfähig machen. Linsen und Hologramme helfen dabei.

Konzentrator-Linsen für Solarzellen
Konzentrator-Linsen für Solarzellen

Freiburg/Stone Ridge (USA) - Neben Dünnschichtzellen können gebündelte Sonnenstrahlen den Verbrauch des Halbleiters Silizium pro Watt installierter Leistung senken. Das US-Unternehmen Prism Solar Technologies fokussiert das Licht dazu mit holographischen Schichten. Damit sollen die Kosten für Solarmodule um bis zu 75 Prozent gegenüber traditioneller Solartechnik gesenkt werden können.

Der Grund für die Kostenersparnis liegt vor allem darin, dass für eine Panelfläche weniger Siliziumzellen benötigt werden. In einem Prototyp brachte Prism Solar die Solarzellen in mehreren horizontalen Reihen an. Davor setzten die Entwickler eine sieben Mikrometer dünne Folie aus dem Kunststoff Tefzel®, die wie ein Sandwich von zwei Glasplatten umfasst wird. Mit Lasern bannten sie Hologramme in die Kunststoffschicht genau in jene Bereiche, unter denen keine Solarzelle liegt. So erreicht das direkt einfallende Sonnenlicht ungeschwächt die Solarzelle. Die Sonnenstrahlen der benachbarten Areale werden je nach Frequenz durch die holographischen Strukturen nun gebündelt oder gestreut.

Nur die Wellenlängen des Lichts, bei denen der Wirkungsgrad des Moduls am größten ist, sollen dadurch fokussiert zur Stromerzeugung genutzt werden. Andere Anteile des Sonnenspektrums erreichen die Zellen dagegen nicht, damit sie nicht erhitzt werden. Eine aufwändige Kühlung wie bei anderen Konzepten mit fokussierenden Linsen fiele damit weg. Ohne ein zusätzliches Kühlsystem schätzt Prism Technologies, Solarmodule für 1,50 Dollar pro Watt schon in wenigen Jahren herstellen zu können.

Die Firma Concentrix Solar in Freiburg - eine Ausgründung des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE - bündelt das Sonnenlicht dagegen mit einem Areal aus Fresnellinsen. Mit ihrer Flatcon-Technologie konzentrieren sie das Sonnenlicht 500-fach. Ebenso wie bei den Hologrammen braucht nicht mehr die komplette Fläche eines Solarmoduls mit Silizium-Zellen bestückt zu werden. Bei gleicher Effizienz wird daher weniger von der teuren, kristallinen Form des Halbleiters benötigt. Das Preisziel für ein Watt installierter Leistung liegt mit Linsensystemen im gleichen Bereich wie bei der Holographie-Technologie.