Ein Forscherteam der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) hat am Beispiel zweier Solartechnologien analysiert, woran es bei der Markteinführung neuer Technologien hapert. Die Empa ist ein interdisziplinäres Forschungsinstitut für Materialwissenschaften und Technologieentwicklung, das der ETH Zürich angegliedert ist. Sie fungiert als Brücke zwischen Forschung und praktischer Anwendung für Industrie und Gesellschaft.
Für ihre Studie haben die Empa-Forscher zwei Materialien für Dünnschicht-Solarzellen analysiert: Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS) und Perovskite. Beide Halbleiter eignen sich nach Einschätzung der Empa zumindest in der Theorie hervorragend für Solarzellen und erreichen im Labor bereits Rekordwerte bei der Effizienz der Energieumwandlung. Dennoch konnte sich die CIGS-Technologie gegen die etablierte Konkurrenz auf Basis von kristallinem Silizium nicht durchsetzen.
Auch Solarzellen aus Perovskit haben sich bislang nicht weit verbreitet. »Perovskite sind noch nicht sehr stabil«, sagt Empa-Forscherin Mirjana Dimitrievska. »Sie reagieren sehr empfindlich auf Umwelteinflüsse.« Im Gegensatz zu CIGS-Solarzellen wurden Perovskit-Solarzellen zudem noch kaum über längere Zeit unter realen Umweltbedingungen getestet.
Damit diese Schwächen der neuen Technologie nicht zum Verhängnis werden, haben Dimitrievska und ihre Ko-Autoren einige Empfehlungen formuliert. »Wir sollten aus unseren Fehlern lernen, insbesondere aus der Erfahrung mit der Kommerzialisierung von CIGS-Zellen«, sagt die Forscherin. Konkret empfehlen die Autoren, sich auf Eigenschaften wie Widerstandsfähigkeit, Stabilität und Nachhaltigkeit des Materials anstelle auf weitere Effizienz-Rekorde zu fokussieren, und auch langfristige Feldstudien in Betracht zu ziehen. »Es ist der Industrie viel wichtiger, dass das Produkt eine lange Lebensdauer hat, zuverlässig ist und sich kostengünstig herstellen lässt, als ein paar Prozentpunkte mehr Effizienz«, erläutert Dimitrievska. »In der Forschung werden aber vor allem Effizienzrekorde belohnt. Sie führen zu hochkarätigen Publikationen und ziehen Forschungsgelder an.«
Um diese Diskrepanz zu überbrücken, müssten Forschung und Industrie bereits früher zusammenarbeiten. Von der Industrie wünschen sich die Forschenden etwas mehr Offenheit. »Manchmal kommen wir mit einer Idee auf einen Industriepartner zu und sie sagen uns: ‚Das haben wir schon vor zehn Jahren probiert, das funktioniert nicht.‘ Würden solche negativen Ergebnisse veröffentlicht, käme die Forschung viel schneller voran.«
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