Solarzellen ohne giftiges Cadmium: Südkoreanern gelingt der Ersatz durch Zink

So genannte CIGS-Solarzellen haben einen hohen Wirkungsgrad, sind auf Wunsch flexibel, lassen sich ohne großen Energieaufwand herstellen und benötigen wenig Halbleitermaterial. Sie sind weitaus billiger als etwa Siliziumzellen, haben jedoch einen Nachteil. Sie enthalten giftiges Cadmium, sodass das Recycling beziehungsweise die Entsorgung so viel kostet, dass der Vorteil bei den Produktionskosten aufgefressen wird. Forscher am Electronics and Telecommunications Research Institute (ETRI) in Südkorea haben das leidige Giftproblem jetzt gelöst, Sie ersetzen Cadmium durch Zink.

Zellen sind nur drei Mikrometer dick

Die Aufgabe, Lichtteilchen (Photonen) in Strom, also Elektronen, umzuwandeln, übernimmt in beiden Zelltypen eine Legierung aus Kupfer, Indium, Gallium und Selen, daher die Bezeichnung CIGS (C steht für Copper, englisch Kupfer). Diese Legierung wird auf eine flexible Kunststofffolie oder Glas in einem chemischen Bad abgeschieden. Die übrigen Schichten, darunter Cadmiumsulfid, werden aufgedampft. Bei den ETRI-Zellen ist es eine Zinklegierung. Insgesamt sind die Zellen nur drei Mikrometer dick (drei Tausendstel Millimeter).

Stolzer Wirkungsgrad von 18 Prozent

Weltweit haben zahlreiche Forscher schon versucht, Cadmium durch ungiftige Metalle zu ersetzen. Sie waren auch erfolgreich, doch eins schafften sie nicht: einen hohen Wirkungsgrad. Hier können die Südkoreaner punkten. Deren Zelle kommt auf 18 Prozent, wenigsten beim Labormodell. Ob dieser Wert auch bei einer industriellen Herstellung erreicht werden kann ist noch offen.

Immerhin besteht die Chance, dass die hohe Effektivität der Zelle endlich den Durchbruch auf dem Markt bringt. Dafür spricht auch eine weitere Eigenschaft der Zellen. Sie lassen sich ohne Mehraufwand mit farbigen Oberflächen herstellen. Damit lassen sie sich besser in Fassaden einpassen. Bisher wird diese Möglichkeit kaum genutzt, weil herkömmliche Solarzellen die Optik stören, was kaum ein Architekt akzeptiert.

Neue Chancen für Solarstrom

„Unsere Technik wird dazu beitragen, die Produktion von umweltverträglichem Solarstrom voranzubringen“, sagt Yong-Duck Chung, der das Forscherteam leitet. Er stellte das Forschungsergebnis in der Fachzeitschrift „Nano Energy and Progress in Photovoltaics“ vor.

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