Solarenergie für eine nachhaltige Zukunft

Der Großteil der heute kommerziell gefertigten Solarzellen besteht aus dem halbleitenden chemischen Element Silizium. Ein Halbleiter verdankt seine elektrische Leitfähigkeit einem Zusatz von fremden Atomen.
Versetzt man reines Silizium z. B. mit dem an Elektronen reichen Element Phosphor, können die Phosphoratome zusätzliche Elektronen an das Silizium-Gitter abgeben.
Die Phosphoratome fungieren also als Elektronenspender (sog. Donatoren) und sorgen damit für negative Träger der Elektrizität, man nennt dies deshalb n-Leitung.
Dotiert man Silizium mit Fremdatomen des Elektronenarmen Elements Gallium (sog. Akzeptor), so entsteht durch die fehlenden Teilchen in der Elektronenschar, die Löcher, eine Leitfähigkeit: Sie wirken wie positiv geladene Teilchen; man spricht daher von p-Leitung.
Grenzt ein Bereich mit n-Leitung an einen p-leitenden Bereich, so entsteht ein „p-n-Übergang“, eine Grenzschicht, die wie ein Gleichrichter wirkt. Sie lässt Strom nur in einer Richtung durch und spielt auch bei den Solarzellen eine herausragende Rolle.

Silizium hat viele Vorteile als Zellmaterial: Als eines der häufigsten chemischen Elemente in der Erdkruste ist es leicht verfügbar, umweltverträglich und ungiftig.
Doch die Kosten für die Herstellung von kristallinem Silizium, dem Standardhalbleiter für die Stromgewinnung aus Licht, sind noch recht hoch.
Berücksichtigt man allerdings, dass dank steigender Produktionszahlen und effizienter Herstellungsverfahren der Preis für kristallines Silizium immer mehr fällt und auch die Solarzellen immer effizienter arbeiten, was wiederum den Materialeinsatz reduziert, kann man hoffen, dass sich der Solarstrom immer mehr durchsetzt und die Solarenergie in der Zukunft immer mehr zur Energieversorgung der Menschheit beitragen kann.

Derzeit macht die Stromgewinnung durch Solarenergie leider nur einen winzigen Anteil an der gesamten weltweiten Elektrizitätsversorgung aus. Dies kann und muss sich ändern: Laut einem neuen Bericht bzw. zwei Analysen der Internationalen Energieagentur (IEA) wird erwartet, dass die Solarenergie bis 2050 20-25% der weltweiten Elektrizitätsversorgung sicherstellen wird.
Dabei wird zur Gewinnung des Solarstroms nicht nur die Photovoltaik berücksichtigt, sondern auch die sog. Concentrated Solar Power (CSP)-Technologie, bei der das Sonnenlicht z. B. mit Hilfe von Spiegeln auf eine kleine Fläche fokussiert wird. Solarthermische Kraftwerke sind vor allem für den großtechnischen Einsatz bestimmt und wandeln Sonnenlicht in Wärmeenergie um, die dann genutzt wird, um Dampfturbinen anzutreiben und so Strom zu produzieren.

[Blogbeitrag von A. Ewers]