Ausrollbare Solarbleche

Das Start-up Xunlight hat ein Rolle-zu-Rolle-Verfahren entwickelt, um hauchdünne Stahlbleche zu Dünnschichtsolarzellen weiterzuverarbeiten, die besonders für Architektur und Autokonstruktionen interessant sein könnten.

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Von
  • Prachi Patel

Große Hoffnungen setzen viele Verfechter der Energiewende in Dünnschichtsolarzellen. Weil sie biegsam sind, sollen sie der Photovoltaik ganz neue Anwendungsfelder erschließen. Eine interessante Variante hat das Start-up Xunlight aus Toledo im US-Bundesstaat Ohio entwickelt: 5,5 Meter lange und 1 Meter breite hauchdünne Stahlbleche, beschichtet mit amorphem Silizium.

Im Unterschied zu herkömmlichen starren Solarmodulen könnten diese "Solarbleche" direkt in Dach- und Fassadenkonstruktionen oder gar Autokarosserien integriert werden. Man könne sie auch aufrollen und mit sich nehmen, sagt Firmen-Mitgründer Xunming Deng, der das Knowhow an der Universität von Toledo erarbeitet hat. „Dann könnten sie damit ihren Laptop-Akku aufladen.“

Solarzellen aus amorphem Silizium lassen sich kostengünstiger als herkömmliche aus kristallinem Silizium produzieren, weil weniger Material nötig ist. Ihre Siliziumschicht ist nur einen statt 150 bis 200 Mikrometer dick. Allerdings ist ihr Wirkungsgrad lange nicht so hoch. Um ihn zu verbessern, setzt Xunlight auf einen Verbund aus drei Materialien: amorphes Silizium, amorphes Silizium-Germanium und nanokristallines Silizium. Denn jeder der drei Stoffe wandelt Sonnenlicht in unterschiedlichen Abschnitten des Spektrums in Strom um. Diese Art von Zellen wird deshalb auch „Triple-Junction“-Zelle genannt.

Bislang erreicht Xunlight einen Wirkungsgrad von acht Prozent, während Zellen aus kristallinem Silizium bis auf 20 Prozent und mehr kommen. Ein 5,5-Meter-Solarblech von Xunlight bringt eine Leistung von 330 Watt. Herkömmliche Zellen derselben Fläche schaffen hingegen 740 Watt.

Flexible Triple-Junction-Zellen werden in den USA bereits von United Solar Ovonic hergestellt. Xunlight will sie aber mit einem höheren Durchsatz produzieren, da die Bleche ähnlich wie im Zeitungsdruck über Walzen weitergeführt werden. Allerdings werden sie nicht bedruckt. Die lichtsammelnden Materialien werden mittels chemischer Dampablagerung auf den Träger aufgebracht, die rückwärtige Reflektorschicht und die obere Elektrodenschicht mittels Sputtering. „Wenn sie mit dem Rolle-zu-Rolle-Verfahren billiger und großflächiger produzieren können, ist das ein entscheidender Vorteil“, sagt Johanna Schmidtke, Analystin bei Lux Research in Boston. „Das müssen sie nun unter Beweis stellen.“ Xunlight hatte Ende Mai erklärt, dass der Fertigungsprozess in seiner 100-Kilowatt-Pilotanlage funktioniere.

Im Rennen um die kommende Generation der Dünnschichtzellen sind auch die Unternehmen Heliovolt aus Austin in Texas und Nanosolar aus San Jose in Kalifornien. Beide Firmen arbeiten mit Kupfer-Indium-Gallium-Selenid (CIGS) als lichtsammelndem Material. Einige Laborprototypen von CIGS-Solarzellen können es vom Wirkungsgrad her bereits mit Zellen aus kristallinem Silizium aufnehmen. Die Stoffverbindung ist aber schwerer zu verarbeiten als amorphes Silizium. Deswegen habe bislang noch niemand CIGS-Zellen in großen Mengen und kostengünstig hergestellt, sagt Ryan Boas, Analyst bei Photon Consulting aus Boston.

Er sieht den größten Markt für flexible Solarzellen in der Gebäude-integrierten Photovoltaik. Die Zellen seien nicht nur leicht, sondern schnell und leicht zu installieren – im Prinzip ähnlich wie Dachpappe. „Stellen Sie sich vor, Sie würden Solarzellen einfach auf dem Dach ausrollen“, sagt Boas.

Johanna Schmidtke warnt jedoch vor Schwierigkeiten mit der Gebäude-integrierten Photovoltaik. Sie werde oft als kostengünstig dargestellt, aber wenn die Konstruktion wasserdicht und feuerfest sein soll, stiegen die Installationskosten. Verbraucher würden allerdings sehr schätzen, dass Solarzellen auf diese Weise ästhetisch ansprechender eingesetzt werden können.

Xunlight hat bislang 40 Millionen Dollar Startkapital von Investoren bekommen. Im Dezember bekam die Firma vom Bundesstaat Ohio ein Darlehen über 7 Millionen Dollar für den Bau einer 25-Megawatt-Fertigungsanlage. Die ersten kommerziellen Solarbleche sollen sie bereits im kommenden Jahr verlassen. (nbo)