Think small!

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Sie erinnern an Eiskristalle und den Flitter auf Weihnachtskarten, aber sie kommen aus dem heißen US-Bundesstaat New Mexico und einem Forschungslabor des Energieministeriums: die gerade entwickelten kristallinen Silizium-Solarzellen der Sandia National Laboratories. Während viele Photovoltaikhersteller danach streben, die Fläche ihrer Produkte immer weiter zu vergrößern, verfolgen die Sandia-Forscher die entgegengesetzte Richtung – ihre Ziele liegen im Mikro- statt im Quadratmeterbereich.

Ergebnis ihrer Arbeit: sechseckige Solarpartikel mit einer Dicke zwischen 14 und 20 Mikrometer und einem Durchmesser zwischen einem Viertel- und einem Millimeter. Die Form der Zellen erlaubt es, jede Fläche optimal zu nutzen, weil sie sowohl auf starrem als auch auf flexiblem Untergrund wie Bienenwaben oder auch die Teile eines Fußballs ineinandergreifen. Da sie mit Mikrosystemtechnik hergestellt werden, ist eine direkte Integration in Schaltkreise möglich; so können sie bereits mit Miniaturwechselrichtern und Miniaturspeichern versehen montiert werden.

Kein Photovoltaik-Ministeck

Allerdings muss kein Solarteur befürchten, künftig das Mosaik-Spiel Ministeck in einer Photovoltaik-Variante spielen zu müssen: Mit einem konventionellen Roboter könnten – so die Vorstellung der Forscher – 130.000 winzige Zellen pro Stunde zusammengesetzt werden. 10.000 bis 50.000 seien pro Quadratmeter nötig, zu einem Preis von rund einem Zehntel US-Cent pro Miniaturstück. Im Modul sollen sie dann noch mit einer konzentrierenden Linse versehen werden, so dass ihre solaraktive Oberfläche zunimmt.

Mehr als 20 Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen kristallinen Solarzellen haben die Sandia-Forscher für ihre Minizellen ausgemacht. Sie sehen vor allem handfeste Kostenvorteile: Da die Zellen so klein seien, sei ihr Wirkungsgrad relativ gut; er liegt laut Sandia liegt bei 14,9 Prozent. Da sie so dünn seien, werde nur ein Hundertstel der Siliziummenge herkömmlicher kristalliner Zellen benötigt – um die gleiche Menge Strom zu erzeugen. Außerdem könnten die Zellen aus Wafern beliebiger Größe und auch aus Bruchstücken gefertigt werden. Und: Laut Sandia sind die neuen Zellen wegen ihrer geringen Größe weniger anfällig, also könnten sie langfristig gesehen verlässlicher sein.

Forschungsleiter Greg Nielson träumt von einer solaren Revolution: Er sieht seine Solarpartikel bereits nicht nur auf Hausdächern, sondern auch auf allen möglichen anderen Oberflächen wie Kleidung oder Zelten: Wanderer oder Jäger beispielsweise könnten damit unterwegs ihre Handys oder Kameras aufladen – aber auch jeder andere Mensch könnte als wandelnde Ladestation fungieren.

Schauen Sie künftig also mal genau hin, wenn es um Sie herum glitzert und glittert: Statt Pailletten oder Flitter könnte Hightech für den Effekt verantwortlich sein.