Amorphe Solarzellen

In amorphen Solarzellen wird das stromerzeugende Material in extrem dünnen Schichten auf eine Glasplatte oder ein anderes Trägermedium aufgedampft. Der Materialbedarf und die Herstellungskosten sind somit sehr niedrig, allerdings kann der Wirkungsgrad mit dem kristalliner Module nicht konkurrieren.

In gewissem Sinne sind amorphe Solarzellen sogar die überlegene Technologie, verglichen mit kristallinen Modulen. Die Herstellungskosten sind sehr niedrig, sodass der Preis pro Kilowatt Nennleistung günstiger ist als bei kristallinen Modulen. Auch die Ökobilanz lässt sich sehen. Bei der Herstellung kristalliner Module wird sehr viel Energie für die Gewinnung der Siliziumkristalle aufgewandt, die bei amorphen Modulen nicht benötigt werden. Darüber hinaus sind die Solarmodule in der Handhabung erheblich flexibler, da sie nicht nur leichter sind, sondern auch in zahlreichen Formen hergestellt werden können.

Denkbar sind auch biegsame Module, die sich gekrümmten Oberflächen anpassen können. Dass sie dennoch nur Marktanteile von weniger als 20 Prozent besitzen, liegt an dem geringen Wirkungsgrad und damit dem geringen zu erwartenden Ertrag. Bezogen auf die Kosten für amorphe Solarzellen ist der Ertrag sehr gut, aber diese machen nur einen Teil der Gesamtinvestition aus. Aufgrund des geringen Ertrags fallen die Montagekosten, die Kosten für den Wechselrichter und weitere Nebenkosten stärker ins Gewicht, weswegen Anlagen mit kristallinen Modulen meist wirtschaftlicher sind.

Im Kern basieren amorphe Solarzellen ausschließlich darauf, dass amorphes Silizium und andere verwendete amorphe Substanzen das Licht sehr viel stärker absorbieren, als dies bei kristallinem Silizium der Fall ist. Der größte Teil des einfallenden Lichts wird unmittelbar in der Nähe der Oberfläche absorbiert, weswegen nur eine Schichtdicke von wenigen Mikrometern erforderlich ist, also wenigen Tausendstel Millimetern. Daher werden diese Solarmodule auch als Dünnschichtmodule bezeichnet. Die hohe Absorptionsfähigkeit erweist sich insbesondere bei schwachem Lichteinfall als vorteilhaft, hier sind amorphe Photovoltaik-Module kristallinen Solarzellen überlegen.

Zellen aus amorphem Silizium erreichen nicht einmal Wirkungsgrade von 10 Prozent. Deutlich höher ist der Wirkungsgrad von Dünnschichtmodulen auf Basis von Cadmiumtellurid, deren Zukunft allerdings ungewiss ist, da Cadmium eigentlich in allen elektronischen Geräten mittlerweile verboten ist. Die Hersteller solcher Module profitieren lediglich von einer Ausnahmegenehmigung, die stark umstritten ist. Die weitere Entwicklung des Wirkungsgrads von Dünnschichtzellen ist kaum vorhersagbar, da ständig mit neuen Materialien experimentiert wird. Das Steigerungspotenzial ist ohne Zweifel größer als bei den kristallinen Modulen, wo auch weiterhin nur geringfügige Verbesserungen zu erwarten sind.

Allerdings sind den Zukunftserwartungen auch Grenzen gesetzt. Amorphe Materialien schränken die Beweglichkeit der Elektronen stärker ein als kristalline, was letztlich zu höheren Energieverlusten führt. Aus heutiger Sicht scheint auch das Problem der schnelleren Degradation der Photovoltaik Module ein grundsätzliches zu sein, das auch zukünftige amorphe Solarzellen aufweisen werden.

Anders als bei kristallinen Modulen hat sich der Preisverfall amorpher Photovoltaik-Module im laufenden Jahr fortgesetzt. In den ersten fünf Monaten sanken die Großhandelspreise um rund fünf Prozent. Gegenwärtig liegt der Preis für Module aus amorphem Silizium nur noch geringfügig über 400 Euro pro Kilowatt.

Amorphe Solarzellen sind nicht die erste Wahl für eine normale Dachanlage, sie nutzen die Dachfläche einfach zu schlecht aus. Sie kommen als preiswerte Lösung zur autarken Stromversorgung von Geräten mit geringem Strombedarf in Betracht. Darüber hinaus bietet sich ihr Einsatz an, wenn – aus welchen Gründen auch immer - eine Photovoltaikanlage unter nicht optimalen Lichtverhältnissen installiert werden soll. Ist der Anteil direkter Sonneneinstrahlung gering, verringert dies die Leistungsdifferenz zu kristallinen Modulen.