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    Nachgefragt

    "Warum altern Solarzellen?“

    Auf dem Prüfstand: Charakterisierung der elektrischen Eigenschaften einer Silizium Dünnschicht-Solarzelle. Bild: Helmholtz-Zentrum Berlin
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    Auch Solarzellen können altern. Bei einigen Technologien lässt mit der Lebensdauer der Wirkungsgrad nach, sie liefern bei gleicher Sonneneinstrahlung immer weniger Strom. Die Gründe dafür erklärt Bernd Rech, Leiter des Instituts für Silizium-Photovoltaik am Helmholtz-Zentrum Berlin.

    Bei der herkömmlichen Technologie, den kristallinen Silizium-Solarzellen, ist der Alterungs-Effekt nur noch gering. Einige Hersteller garantieren nach 20 Jahren noch über 90 Prozent der ursprünglichen Leistungskraft. Mittlerweile weiß man, wie sich ein hoher Wirkungsgrad langfristig erhalten lässt. Es sind meist nicht die Solarzellen selbst, sondern ganz banal die Verbindungsstücke in den Zellen, die altern – etwa Metallkontakte, die durch eindringende Feuchtigkeit rosten und dann den Strom schlechter leiten.

    Es gibt in den unterschiedlichen Solarzellentypen verschiedene Alterungsphänomene: Nie ist es übrigens nur ein Effekt, der Solarzellen altern lässt. So spielen etwa Temperaturen eine Rolle. Wichtig ist auch, wie die einzelnen Solarzellen im Solarmodul verpackt sind. Zum Schutz vor Feuchtigkeit werden die Zellen mit einer Kunststoffschicht verklebt. Doch wenn die hohe Energie des UV-Lichts deren Kohlenstoff-Bindungen aufbricht, vergilbt die Schicht und das Modul kann weniger Sonnenenergie in Strom umwandeln. Da gilt es also, das chemische Rezept des Materials zu verfeinern. 

    Solche Qualitätsfragen beschäftigen uns auch bei einem anderen großen Forschungsthema, den sogenannten Perowskit-Solarzellen. Grundsätzlich gibt es hier schon chemische Strukturen die recht stabil sind, aber beispielsweise ausgelöst durch elektrische Spannung können geladene Teilchen wandern und so die Struktur des Materials verändern. Dabei sind diese Zellen sehr vielversprechend, denn sie nutzen einen anderen Wellenlängenbereich des Lichts als Siliziumzellen. Kombiniert man beide Typen, ließe sich dadurch ein höherer Wirkungsgrad in den Modulen erzielen. Bis dahin gilt es allerdings noch eine Vielzahl von Alterungsphänomenen zu erforschen.

    01.03.2017 , Nachgefragt hat Kristine August
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