Bislang hat die Photovoltaik, bei der die Strahlungsenergie der Sonne direkt in elektrische Energie verwandelt wird, zwei Probleme: Die Technik, bei der Photonen in einem Halbleiter Elektronen freisetzen, ist zu teuer und nicht effektiv genug, um gegen Alternativen wie die Kern- oder Windkraft zu bestehen.
Das Solarkraftwerk Borna bei Leipzig. Photovoltaik wird in Deutschland besonders häufig eingesetzt.
(Foto: Foto: dpa)Angesichts des wachsenden Umweltbewusstseins und der steigenden Ölpreise stehen die Chancen jedoch nicht schlecht, dass sich die Technik noch durchsetzen wird.
So liegen in Japan, Italien und dem US-Bundesstaat Kalifornien die Kosten für Elektrizität aus Sonnenkraft inzwischen auf einem ähnlichen Niveau wie die Produktion aus Erdgas oder Atomenergie. Und die amerikanische Regierung, die noch immer Treibhausgas-Grenzwerte ablehnt und auf neue Technologie setzt, um das Klima zu schützen, hat 168 Millionen Dollar zur Förderung des Forschungsprogrammes der Solar America Initiative bereitgestellt.
Gerade Deutschland gehört zu den führenden Ländern, wenn es um die Entwicklung von Photovoltaik geht. Hier kann jeder mit Hilfe von Solarzellen erzeugten Strom noch bis 2024 ins Netz speisen - für eine Gegenleistung von etwa 0,50 Euro pro Kilowattstunde. Das ist fast drei Mal so viel wie Strom normalerweise kostet. Ähnliche Programme haben auch Italien und Spanien gestartet.
Inzwischen existieren in Deutschland mehr als 300.000 Photovoltaik-Systeme - und zwar vor allem auf den Dächern privater Häuser und kleiner Geschäfte. Und sie produzieren etwa drei Gigawatt Energie, wie der New Scientist berichtet. Das entspricht etwa der Energie von vier konventionellen Kraftwerken.
Doch noch immer sind die Ingenieure und Wissenschaftler mit der Effizienz der Zellen, die vor allem aus Silizium hergestellt werden, nicht zufrieden.
Um die Stromausbeute zu erhöhen, experimentieren US-Forscher zum Beispiel mit Kombinationen von Solarzellen und Linsen, die das Sonnenlicht extrem konzentrieren und das Wellenspektrum für das Zellenmaterial optimieren. Und auch alternative Materialien werden verwendet, etwa Halbleiter aus Kupfer, Indium und Diselenid (CID-Zellen) oder zusätzlich noch Gallium (CIGS-Zellen).
Andere Forscher setzen auf Halbleiter-Nanokristalle, sogenannte Quantenpunkte (Quantum Dots), die für ein hereinkommendes Photon von der Sonne bis zu vier Elektronen freigeben, was ihre Effektivität gegenüber gewöhnlichen Solarzellen erheblich erhöht.
Und an der University of California in Santa Barbara arbeiten Wissenschaftler an Halbleitern aus Kunststoff, die einfach und billig herzustellen sein sollen.
Auch wenn die Technologie den Kinderschuhen demnach noch nicht entwachsen ist - sie ist auf einem vielversprechenden Weg.