Effizient und preiswert: Solar-Zellen aus Tofu

Der eigentliche Durchbruch ist, dass die Forscher eine günstige Alternative zu Cadmiumchlorid gefunden haben. Cadmium ist ein relativ teurer Bestandteil in der Produktion von Solarzellen und kostet etwa 0,30 US-Dollar pro Gramm. Zudem ist die Handhabung gefährlich, weil es sich um eine als sehr giftig gekennzeichnete chemische Verbindung handelt.

Auf der Suche nach preiswerteren und idealerweise umweltschonenden Verbindungen sind die Forscher auf einen alten Bekannten gestoßen: Magnesiumchlorid. Es ist das Magnesiumsalz der Salzsäure und wird immerhin nur als reizend in der Gefahrstoffkennzeichnung kategorisiert. Darüber hinaus findet es bereits vielerlei Anwendungen. So wird Streusalz mit Magnesiumchlorid vermischt, um das Eis auf Straßen schneller schmelzen zu lassen. Auch als Nahrungsergänzung nehmen einige Menschen Magnesiumchlorid bereits.

Doch auch in der Tofu-Herstellung findet das Salz Verwendung. Hierbei ist Magnesiumchlorid für die Gerinnung von Tofu verantwortlich, nachdem das Soja erhitzt wurde. Denn nur so entsteht die feste Konsistenz. Fleischesser können sich darüber freuen, dass Tofu nun scheinbar doch eine sinnvolle Erfindung war.

Den Hintergrund erklärt der Physiker Jon Major von der Universität in Liverpool folgendermaßen: „Wenn erneuerbare Energie fossile Brennstoffe ablösen soll, müssen die Kosten gesenkt werden. Große Fortschritte sind schon geschehen, aber unsere Ergebnisse haben das Potential, die Kosten noch weiter zu reduzieren. Cadmiumchlorid ist giftig und teuer und wir brauchen es ab sofort nicht mehr zu verwenden. Wenn wir es durch eine natürlich vorkommenden Substanz austauschen können, wird das die Industrie eine gigantische Summe an Geld einsparen und dadurch insgesamt die Stromkosten für Solarenergie senken.“

Ein Schlüssel für den Erfolg ist das angesprochene natürliche Vorkommen. Magnesiumchlorid kann aus Meerwasser gewonnen werden und ist somit mehr als reichlich vorhanden. Weil es nicht sehr giftig, sondern nur reizend ist, können sich die Labore bei den Sicherheitsmaßnahmen Geld sparen. So müssen die Mitarbeiter beim Umgang mit Magnesiumchlorid keine Atemmaske oder vergleichbare Schutzkleidung tragen. Magnesiumchlorid ist vergleichsweise harmlos und ungefährlich.

Aber es geht nicht nur um die eigentlichen Ausrüstungskosten für Labore und bei der Produktion von Magnesiumsalz. Kostet der Vorgänger Cadmiumchlorid 0,30 US-Dollar pro Gramm, so schrumpfen die Kosten bei Magnesiumchlorid auf 0,001 US-Dollar pro Gramm. Es ist damit 3.000-mal günstiger in der Herstellung als die derzeit verwendete Verbindung.

Die neue Lösung wird auf die Solarzellen aufgesprüht. Allein dadurch funktionieren die Zellen deutlich effektiver. Danach werden Kontakte auf die Zellen platziert und fertig sind die neuen Solarzellen mit hohem Wirkungsgrad. Wie effektiv dieser neue Prozess ist – auch darauf sind die Forscher stolz. Allerdings wäre aufgrund der immens gesunkenen Kosten auch ein identischer Wirkungsgrad durchaus akzeptabel.

In der Herstellung der Zellen sinken die Kosten aber weiter. Es geht nicht nur um den Einkauf des jeweiligen Chlorids. Die heutigen Zellen werden mit wasserunlöslichem Cadmiumtellurid besprüht. Dies geschieht mit teuren Nebelmaschinen. Der Wirkungsgrad dieser derzeit günstigsten Zellen liegt bei weniger als 2 %. Verwendet man stattdessen Magnesiumchlorid hat dies zwei deutliche Vorteile:

Einerseits kann die neue Verbindung mit einer handelsüblichen Sprühflasche für Farben auftragen werden. Andererseits verachtfacht sich beinahe der Wirkungsgrad von knapp 2 auf 15 %.

Ein sensationeller Durchbruch für alle Freunde von Solarenergie. Durch das Magnesiumchlorid in der Beschichtung der Zellen vervielfacht sich nicht nur die Effektivität – die Zellen werden auch umweltfreundlicher produziert.

In diesen sauren Apfel wurde bisher noch gebissen. Eigentlich soll Solarenergie den Planeten schonen. Wenn aber in der Produktion toxische Stoffe erzeugt werden, ist die Idee nicht nachhaltig umweltfreundlich. Zwar senkt der Wechsel zu Solarenergie den Kohlenstoffdioxidausstoß, doch der Preis der gezahlt wird, ist die Produktion von giftigen Verbindungen. Mit dem Schritt in Richtung Magnesiumchlorid in der Herstellung von Solarzellen wird das ganze System ökologischer und nachhaltiger. Dass gleichzeitig die Kosten derart gesenkt werden können, setzt der Erfindung noch die Krone auf.

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