Die Sonne gilt als ideale Energiequelle: Sie liefert weltweit umweltfreundliche Energie und das noch für die kommenden rund fünf Milliarden Jahre. Allerdings wandeln Solarzellen das Sonnenlicht noch nicht allzu effizient in Strom um. So liegt der maximale Wirkungsgrad für Mehrfach-Solarzellen aktuell bei rund vierzig Prozent, im Bereich Dünnschicht-Photovoltaikzellen ist erst kürzlich Forschern am Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) ein Weltrekord gelungen: ein Wirkungsgrad von gut zwanzig Prozent. Allerdings wurden beide Werte unter idealen Bedingungen im Labor erzielt, und dürften daher in der Praxis niedriger ausfallen.
Ein durchschnittliches deutsches Kohlekraftwerk verfügt übrigens über einen Wirkungsgrad von 38 Prozent, ein Atomkraftwerk kommt auf ca. 30-35 Prozent, während KWK-Anlagen einen Wirkungsgrad von 80-90 Prozent aufweisen, und bei Solarthermie-Anlagen 70-85 Prozent üblich sind.
Wie wichtig ist der Wirkungsgrad von Solarzellen?
Steht ausreichend Fläche zur Stromerzeugung durch Sonnenlicht zur Verfügung, spielt die Höhe des Wirkungsgrad nur insofern eine Rolle, als dass ein höherer Grad dazu führt, dass sich die Kosten für die Investition in die Photovoltaik-Anlage schneller amortisieren.
Ein höherer Wirkungsgrad bedeutet aber immer größere Investitionskosten. Daher werden Solarzellen mit hohem Wirkungsgrad dann eingesetzt, wenn nur ein begrenztes Maß an Fläche vorhanden ist, beispielsweise bei Satelliten.
Hocheffiziente Solarzellen zu günstigem Preis
Um den Effizienzgrad von Solarzellen zu erhöhen, und sie trotzdem kostengünstig herzustellen, arbeitet Prof. Dr. Andreas Tünnermann, Direktor des Uni-Instituts für Angewandte Physik und des Fraunhofer Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik (IOF) in Jena, zusammen mit Kollegen sowie Wirtschaftswissenschaftlern der Jenaer Universität an einem neuartigen Konzept.
Das interdisziplinäre Forschungsprojekt mit dem Namen „Nano-SIS“ wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen des Programms „Forschung für den Markt im Team“ (ForMaT) in den kommenden zwei Jahren mit rund 1,7 Millionen Euro unterstützt.
Die Wissenschaftler wollen nanotechnologische Methoden zur Effizienzsteigerung von Solarzellen mit einem einfachen Zelldesign kombinieren. Als Grundlage für die leistungsstarken Solarzellen dient nanostrukturiertes, sogenanntes schwarzes Silizium.
Mit Hilfe eines bestimmten Verfahrens lässt sich die Oberfläche von Siliziumwafern so strukturieren, dass sich ihre Oberfläche winkelunabhängig und über einen breiten Wellenlängenbereich entspiegeln lässt, so Tünnermann. So werde die einfallende Strahlung des Sonnenspektrums zu einem viel geringeren Teil reflektiert, was eine deutlich höhere Energieausbeute verspreche.
Die nanostrukturierten Siliziumwafer würden anschließend mit einer dünnen Barriere- und einer darüber liegenden transparenten sowie leitfähigen Oxidschicht beschicht. Auf diese Weise entstehe eine Solarzelle, die sich besonders kostengünstig herstellen lässt.
Während einer ersten sechsmonatigen Screening-Phase des Projekts haben die Jenaer Forscher bereits eine ausführliche Marktanalyse vorgenommen und verschiedene Anwendungsoptionen ihres Konzeptes innerhalb der Photovoltaik, aber auch der Sensorik geprüft. Die Anforderungen potenzieller Anwender wollen sie bereits bei der Entwicklung der neuen Technologie berücksichtigen.
Was ist eigentlich Netzparität? Ist Ökostrom dann genauso preiswert wie Normalstrom? 
Das Energiesparbuch – Monika Götze / Gudrun Pinn 
