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Solarzellen kommen kosteneffizient aus dem 3D-Drucker

Solarzellen aus dem 3D-Drucker schicken sich an, die Fotovoltaik zu revolutionieren: Die Herstellung der kostengünstigen Zellen erfolgt lokal und ohne weite Transportwege. Gleichzeitig haben die neuen Modelle bereits jetzt einen hohen Wirkungsgrad.

30.05.2018
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Solarzellen kommen kosteneffizient aus dem 3D-Drucker (Foto: Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE)

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat eine neue Methode zur ressourcenschonenden Herstellung effizienter Solarzellen in einem additiven Fertigungsverfahren vorgestellt: Bereits zum gegenwärtigen Zeitpunkt verzeichnen die Forscher einen Wirkungsgrad von 12,6 %. Für Unternehmen, die auf eine nachhaltige Energieversorgung setzen, bietet das neue Verfahren aber noch einen weiteren Vorzug: ein dezentrales Fertigungskonzept mit zahlreichen, lokal verankerten Produktionsstätten mit entsprechenden Vorteilen bei der örtlichen Verfügbarkeit sowie der beschleunigten Abwicklung von On-demand-Herstellungsprozessen. Sonst erweisen sich nämlich die weiten Transportwege angesichts der geringen Fertigungskosten als Preistreiber.

Die übliche Schrittfolge zur Produktion einer Solarzelle kehrt das ISE ganz einfach um. Dadurch entfallen mehrere, kostenintensive Arbeitsabschnitte, die mit dem traditionellen Fertigungsverfahren einhergehen. Zuerst druckt das Institut ein Solarmodul und befüllt dieses im Anschluss mit einem photoaktiven Salz: Perowskit wird bei Raumtemperatur unter Einsatz eines polaren Gases in geschmolzenes Salz umgewandelt, um die Poren nanoporöser Elektroden aus Metalloxid und mikronisiertem Graphit zu füllen und im letzten Schritt auszukristallisieren.

Gegenwärtig untersucht das Fraunhofer ISE die Aufskalierbarkeit des Verfahrens, das bald in die industrielle Produktion überführt werden soll. Dabei ist der Ansatz an sich nicht grundsätzlich neu: Auch die US-amerikanische Air Force Research Laboratory (AFRL) f orscht am Einsatz von 3D-Drucktechnologie , um Solarzellen kostengünstiger herzustellen.