von Umweltarzt Obermedizinalrat Dr. med. univ. Ferdinand SILBERBAUER

Wie lässt sich das heutige Sonnenzellenkonzept noch verbessern?

In diesem Bericht werden Methoden zur Wirkungsgradverbesserung bei der Solarenergiegewinnung aufgezeigt, damit auf der gleichen zur Verfügung stehenden Fläche mehr Energie nutzbar gemacht werden kann.

 

Sonnenzellen aus Siliziumoxyd  sind schon relativ zahlreich in Verwendung. Man findet sie auf Booten, Wohnwagen, Wochenendhäusern, Autobahnnotrufsäulen, auf Berghütten und als Solarkraftwerk in Wüstengebieten. Sie setzen besonders die kurzwelligen Anteile des Sonnenlichtes mit einem Wirkungsgrad von etwa 12 Prozent in elektrische Energie um.

Setzt man den Energieeinfall des Sonnenlichtes mit 500 bis 1000 Watt pro Quadratmeter in Rechnung, so bekommt man 60 bis 120 Watt Ausgangsleistung pro Quadratmeter. Der Rest ist leider Wärmeenergie. Hier wäre eine Hybridzelle sinnvoll, welche zugleich elektrischen Strom und Wärme nutzbar macht, eine Kombination von Solarzelle und Sonnenkollektor in einem.

Will man aus der Wärmeenergie ebenfalls Strom erzeugen, so bietet sich folgendes Verfahren an:  man nimmt statt wassergespeisten Flächenkollektoren Vakuum-Röhrenkollektoren. Deren Zentralrohr wird mit technischem Öl beschickt, welches eine erreichbare Temperatur von etwa 150 Grad zu einem Wärmetauscher transportiert, wo dann Treibgas in einem geschlossenen Kreislauf verdampft und gegen Umgebungsluft wieder kondensiert wird. Das Treibgas erzeugt  über einen Stromgenerator zusätzlichen Strom, wenn er erwünscht ist oder treibt den Kompressor der Klimaanlage in einem Auto an. Bei geschickter Konstruktion kann man das Autodach von  Elektro- oder Hybridautos  mit einer solchen Hybridzelle ausstatten.

Will man einen höheren Wirkungsgrad für Solarzellen erzielen, so muss man zwei oder mehrere Dünnschichtzelleinheiten übereinander anordnen. Dazu braucht man jedoch ein anderes für langwellige Lichtanteile geeignetes Material, zum Beispiel Kupfer- Indium- Diselenid- Dünnschichten, die auch bei verhangenem Himmel eine gute Energiebilanz versprechen. Man muss auch bedenken, dass der kurzwellige Lichtanteil in der ersten Schichte bereits vernichtet wird, weshalb nur die oberste Schichte aus Siliziumoxyd bestehen darf, die anderen Schichten, sofern die begonnene Entwicklung gelingt, aus Kupfer- Indium- Diselenid. Gallium- Arsenid sollte nur für technische Spezialaufgaben verwendet werden, nicht als Anteil einer Solarzelle, weil sich bei großen Materialmengen die Toxizität von Gallium- Arsenid negativ auswirkt. Mehrschicht- Solarzellen sind dann besonders erwünscht, wenn bei hohem Energiebedarf wenig Fläche zur Verfügung steht, etwa auf Satelliten, auf Solar- Handys, - Radios, - Rechnern oder - Autos.

Man kann also annehmen, dass in der Solartechnologie noch sehr viel Fortschritt zu erwarten ist, wenn die Forschung in dieser Richtung entsprechend unterstützt und gefördert wird.

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