Chipkühlung für Solarzellen

Wissenschaftler an den IBM-Forschungszentren in Armonk und Zürich haben nach eigenen Angaben einen Durchbruch bei der effizienten Nutzung von Solarenergie erzielt. Sie konnten so genannte Konzentratorzellen zeigen, die bei einem Wirkungsgrad von etwa 36 Prozent und einem Quadratzentimeter Chipfläche rund 75 Watt elektrische Leistung bereitstellen. Möglich wird dies laut IBM durch eine neue Art von Chipkühlung mit einer flüssigen Gallium-Legierung.

In Konzentratorzellen wird das Sonnenlicht durch Linsen gebündelt. "Dadurch benötigt man rund 300- bis 1000-mal weniger aktive Chipfläche", erläutert Bruno Michel, Leiter der Abteilung Chipkühlung am IBM-Labor Zürich, "und man kann teurere so genannte Triple-Junction-Zellen verwenden".

Die flächenmäßig sehr viel kleineren Galliumarsenid-Zellen nutzen einen sehr viel größeren Bereich des Sonnenspektrums aus, als einfache Silizium-Module. Allerdings muss man die Solarzellen, die dem konzentrierten Sonnenlicht ausgesetzt sind, dann kühlen. Dazu verwendet IBM nun eine Gallium-Indium-Legierung, die bei 65 Grad Celsius – auf diese Temperatur werden die Chips gekühlt – flüssig ist und die Wärme besonders gut abführen kann. "Das Problem war dabei, dass Gallium normalerweise die Chipfläche nicht benetzt", sagt Michel. Durch eine "spezielle Beschichtung" habe man das Kühlmittel aber in dichten Kontakt mit den Chips bringen können. Einzelheiten will er noch nicht nennen, demnächst soll aber eine wissenschaftliche Veröffentlichung dazu folgen.

Der zweite Nachteil dieser Technologie ist, dass man direktes Sonnenlicht benötigt – man muss die Module also mit einem so genannten Heliostaten nachführen. "Das bedeutet natürlich zusätzlichen Aufwand. IBM ist allerdings zuversichtlich, dass man die Technologie auf Herstellungskosten von zwei Dollar pro Watt installierte Leistung bringen kann – das ist etwa vergleichbar mit bestehender Technologie. In das Geschäft mit Solarzellen will IBM allerdings nicht einsteigen. Es ginge bei diesem Projekt mehr darum, die technologischen Möglichkeiten zu demonstrieren, sagt Michel. "Solarpanels mit dem IBM-Logo wird es wahrscheinlich nicht geben." (wst)