Holographisch konzentrieren

Physik Journal - Holographische Schichten sollen Solarmodule im Vergleich zu traditioneller Solartechnik sehr viel preiswerter machen.

Solarstrom ist heute noch deutlich teurer als Elektrizität aus Kohle oder Kernkraft. Höhere Wirkungsgrade und geringere Produktionskosten für die Photovoltaik-Module können zu einer höheren Wirtschaftlichkeit führen. Neben Dünnschichtzellen sollen gebündelte Sonnenstrahlen den Silizium-Verbrauch pro Watt installierter Leistung senken. Während die Firma Concentrix Solar in Freiburg auf Fresnel-Linsen setzt, die das Sonnenlicht 500-fach konzentrieren, will das US-Unternehmen Prism Solar Technologies holographische Schichten für eine frequenzabhängige Änderung der Strahlenwege nutzen. Damit sollen Einsparungen für Solarmodule um bis zu 75 Prozent gegenüber traditioneller Solartechnik möglich werden, da – bei gleicher Effizienz – nicht mehr die komplette Fläche eines Solarmoduls mit Silizium-Zellen bestückt werden braucht.

In einem Prototyp von Prism Solar sind die Solarzellen in mehreren Reihen angebracht. Davor befindet sich eine sieben Mikrometer dünne Folie aus dem Kunststoff Tefzel, die wie ein Sandwich von zwei Glasplatten umfasst wird. Während das direkt einfallende Sonnenlicht die Solarzelle ungeschwächt erreicht, befinden sich in der Kunststoffschicht in den Bereichen, unter denen keine Solarzelle liegt, holographische Strukturen. Diese bündeln oder streuen Sonnenstrahlen je nach der Frequenz. Nur die Wellenlängen des Lichts, bei denen der Wirkungsgrad des Solarmoduls am größten ist, sollen dadurch fokussiert zur Stromerzeugung genutzt werden. Andere Anteile des Sonnenspektrums erreichen die Module dagegen nicht, damit sie nicht erhitzt werden. Eine aufwändige Kühlung wie bei der Konzentratorzelle fiele damit weg.

Mit diesem Filtereffekt glauben die Entwickler einen Nachteil der Hologramme gegenüber Linsensystemen auszugleichen. Denn sie erreichen nur eine etwa zehnfache Lichtbündelung im Vergleich zu der bis zu tausendfachen Konzentration des Sonnenlichts mit Linsen. Prism Technologies schätzt, Solarmodule ohne zusätzliches Kühlsystem für 1,50 Dollar pro Watt schon in wenigen Jahren herstellen zu können, das entspricht etwa dem Preisziel für ein Watt installierter Leistung mit Linsensystemen.

Jan Oliver Löfken

Quelle: Physik Journal, Juni 2006, S. 15