Solartechnologie, in erster Linie die Erzeugung von Strom mittels Zellen und Modulen (also die Photovoltaik), gilt unterdessen zwar als ausgereift und ist weltweit in Anwendung. Nichts desto trotz schreitet die technische Entwicklung unvermindert weiter voran. Jetzt nachvollzogen in einem neuen Reader des indisch-schweizerischen Forschers Arvind Shah und vieler Mitautoren. Wobei zu beachten ist, dass alle Beiträge in Englisch verfasst sind.
Nun, gerade billig ist das Buch «Solar Cells and Modules» aus dem Verlag Springer nicht geraten*. Doch die wissenschaftliche Fachliteratur hat unterdessen und in Konkurrenz zu E-Books (als solches ist das Werk auch verfügbar) in vielen Bereichen ein Kostenniveau erreicht, das eigentlich nur noch in beruflichem Zusammenhang gerechtfertig erscheint. Wer die Ausgabe tätigt, wird allerdings belohnt – nämlich mit der Auslegeordnung zu jener Technologie, die die Internationale Energie Agentur (IEA) unlängst zur Königin der künftigen Stromerzeugung gekürt hat.
Herausgeber Arvind Shah selbst spielte bei der Entwicklung der Technik über Jahrzehnte eine wichtige Rolle, unter anderem als Gründer des PV Forschungslaboratoriums am Institute of Microtechnology im hiesigen Neuenburg (nach vorheriger Tätigkeit im indischen Tech-Mekka Bangalore). In der Westschweiz wirkte er seit Mitte der 80er Jahre und verfolgte beharrlich die Erforschung kostengünstiger Produktionsmethoden für Silizium-Solarzellen. Das mündete in der Entwicklung von mikrokristallinem Silizium und von Dünnfilmsolarzellen – welche seit der Jahrtausendwende weltweit zur Anwendung gelangten.
Doch das Buch bleibt nicht stehen bei dieser einen Innovation, sondern deckt mit den Beiträgen etwa von Christophe Ballif die ganze Geschichte der Photovoltaik seit den 50er Jahren ab. Wobei auch noch zu erwähnen wäre, dass der eigentliche Erfinder des photovoltaischen Effekts niemand geringerer als Albert Einstein ist – eine Entdeckung für die er schon in jungem Lebensalter anfang der 20er Jahre des letzten Jahrhunderts den Physik-Nobelpreis erhielt. Doch zurück zu Ballif, der einer der bedeutendsten Solarforscher der Gegenwart ist und der (bereits erwähntes) Institut aktuell leitet – und der unter anderem auch schon den wichtigen Schweizer Wissenschafts-Becquerel-Preis gewonnen hat. Ballif macht eine Auslegeordnung, die basiert auf den fast unendlichen Möglichkeiten, die die Sonne als Energiequelle bietet. Und dann lenkt er das Augenmerk auf all die verschiedenen Technologien, die heute verfügbar sind, um diese auch zu nutzen, wie etwa das (marktbeherrschende) kristalline Silizium, mit einem Weltanteil von über 90 Prozent. Sodann die Dünnfilmtechnologie, die in den vergangenen Jahren wieder etwas an Bedeutung eingebüsst hat – und neuerdings die Multi-Junction-Solarzellen, die eine gegenüber früher ungeahnte Stromausbeute erlauben.
In den Folgekapiteln werden diese Technologien erklärt und ihre künftigen Potentiale erläutert. War in der Vergangenheit gelegentlich Zweifel aufgekommen ob der Stellung der Silizium-basierten-Zelltechnik, so scheint unterdessen bis auf weiteres ihre dominante Position gefestigt, wenn auch in gegenüber heute veränderten Anwendungen (etwa in der Integration direkt in Baumaterialien wie Dach- oder Fassadenkonstruktionen).
Der Erklärung des photovoltaischen Effekts mag man als Laie ja noch folgen (angesichts der künftigen Bedeutung schon so was wie Grundbildung....), weitere Textstellen mit mathematischen und physikalischen Erörterungen sind nur noch für Fachpersonen wirklich zu verstehen. Was sich aber fallweise auch überblättern lässt. Nach der Erklärung der Wirkungsweise von Halbleitern und der inhärenten Stromerzeugung lernen wir etwa die Bedeutung des Rohstoffs Silber für die Herstellung von Solarzellen kennen – eines der Rohstoffe, der sich in der Zukunft als Krux der Anwendung erweisen könnte – und das im Gegensatz zu den so genannten Seltenen Erden, die bei der üblichen Produktion nur eine untergeordnete Rolle spielen – und die gar nicht so selten sind (weshalb sie gelegentlich eher als seltsam denn als selten bezeichnet werden).
Wichtige neueste
Entwicklungen sind die PERC-Zellen oder Heterojunction Cells, deren Funktionsweise ausführlich dargestellt ist - was damit unter anderem die wertvolle Ergänzung in der Literatur darstellt (im Unterschied zu Heinrich Häberlin's Standardwerk «Photovoltaik»). Zur Sprache kommen schliesslich auch energiepolitische Bereiche, neue Anwendungsorte (wie etwa zu Wasser oder in der Landwirtschaft und an Gebäudefassaden) sowie Energiesystemfragen und jene zur Nachhaltigkeit der Zellen und Module - also eine geballte Information zu jener Technologie, die das Energiesystem der Zukunft ummodeln wird.
* Arvind Shah Editor «Solar Cells and Modules», Springer Series in Materials Science 301, 346 S., 2020 – 239 (Print) / 169 (EBook) CHF (offizielle Preisangabe - ganzer Reader in Englisch)
Text © Guntram Rehsche / Solarmedia
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