Neue Arbeitsplätze für die Sonne

Das Zentrum für Innovationskompetenz (ZIK) „SiLi-nano“ in Halle/Saale wurde am 23. September offiziell eröffnet. Auf dem bis in die 1990er Jahre durch die sowjetische Armee genutzten Areal des neuen „Weinberg-Campus“ entwickelt sich ein Forschungszentrum von internationalem Rang.

Nagelneu: Das ZIK SiLi-nano-Schild am neuen Bürotrakt für die Nachwuchsforscher.

Neben der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg beteiligen sich auch das Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik, das Fraunhofer-Centrum für Silizium-Photovoltaik und das Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik am neuen ZIK SiLi-nano. Weitere wissenschaftliche Partner wie zum Beispiel die University of Tennessee, das Argonne National Laboratory in Chicago, das Centre of Nanostructured Media an der Queens University of Belfast oder auch das Nationale Institute for Laser, Plasma and Radiation Physics in Bukarest sind in die Forschungsarbeiten eingebunden.

Experten sind sich bei einem Thema ziemlich einig – die fossilen Energieträger Erdöl, Erdgas und Kohle werden in etwa hundert Jahren beim Erzeugen von Strom und Wärme für Industrie und Haushalte nur noch eine sehr kleine Rolle spielen. Ihre weltweit verwertbaren Vorkommen sind dann voraussichtlich verbraucht. Das klassische Industriezeitalter mit den Bildern von rauchenden, fackelnden und dampfenden Kraftwerksschloten ist dann wohl endgültig ein Fall für eindrucksvolle neue Museen.

Unsere Energiezukunft heißt Wind, Biomasse und vor allem Sonne. Das gerade in den vor uns liegenden Herbst- und Wintermonaten so vermisste und herbeigesehnte Sonnenlicht kann und soll uns in den nächsten Jahrzehnten und Jahrhunderten mit Energie versorgen, deren Umwandlung in Strom und Wärme unseren Planeten nicht schädigt und die wahrscheinlich ohne Limit zur Verfügung steht.

Das hört sich heute natürlich noch zu schön an, um komplette Realität zu sein. Noch hinkt vor allem die Effizienz, der Wirkungsgrad, bei der Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie mittels Solarzellen deutlich hinterher. Auch wenn die Zahl der im Einsatz befindlichen Solaranlagen auf Dächern und Erdflächen in den letzten Jahren unübersehbar um ein Vielfaches gestiegen ist – noch arbeiten Kraftwerke mit fossilen oder atomaren Energieträgern um mehr als das Doppelte effizienter beim Ausnutzen des Energiepotenzials von Erdöl, Erdgas und Kohle.

Aber das soll und muss sich ändern! Darin sind sich Dr. Stefan Schweizer und Dr. Jörg Schilling einig. Sie leiten die beiden Nachwuchsforschungsgruppen „Light to Silicon“ und „Silicon to Light“ bei SiLi-nano: „Silizium wird ein immer wichtigerer Werkstoff. Aus Sand hergestellt, ist er preisgünstig und in Verbindung mit Licht unterschiedlich anwendbar. Diese neuen Anwendungsmöglichkeiten grundlegend zu erforschen und zu entwickeln, dieser Herausforderung wird sich SiLi-nano stellen.“, unterstrich Dr. Stefan Schweizer bei der Eröffnung des ZIK, das mit einer Förderung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Innovationsinitiative des BMBF für die Neuen Länder, Unternehmen Region, ausgezeichnet wurde.

Dabei überzeugten das BMBF vor allem die beiden Hauptforschungsansätze der Initiative aus Halle an der Saale, mittendrin im mitteldeutschen Solar Valley-Cluster gelegen: Durch neue Beschichtungen soll der Wirkungsgrad von Solarzellen deutlich verbessert werden. Und durch neue Konzepte der Nanostrukturierung und Materialmodifikation werden auf Silizium basierende bzw. mit Silizium kompatible neue Mikro-Lichtquellen entwickelt.

Mit den Ergebnissen dieser Grundlagenforschung hofft die Forschungsgruppe „Light to Silicon“ entscheidend dazu beizutragen, das neue Gebiet des Photonenmanagements für die Solarzellen der inzwischen dritten Generation zu bearbeiten. Dabei soll das auf die Solarzelle einfallende Sonnenlicht so verändert werden, dass es deutlich in den nutzbaren Energiebereich verschoben wird. Dazu könnte ein neu zu entwickelndes Deckglas auf der Oberfläche der Solarzelle das auftreffende ultraviolette Licht so verändern, dass aus einem Photon zwei oder mehrere Photonen einer Wellenlänge werden, die effizienter von der Solarzelle absorbiert und in Strom umgewandelt werden können.

Die zweite SiLi-nano-Nachwuchsforschungsgruppe „Silicon to Light“ wird versuchen, einen elektrisch gepumpten auf Silizium basierenden Laser mit durchstimmbarer Emissionswellenlänge zu realisieren. Diese völlig neue Lichtquelle hätte das Potenzial, die auf Silizium basierenden Computerchips zu revolutionieren. Anstelle der bisherigen Spannungspulse zwischen den Bauelementen könnten diese um ein Vielfaches schnelleren Lichtpulse eine neue Generation der Computerprozessoren ermöglichen.

Alles wird sich also in den kommenden Monaten und Jahren im ZIK SiLi-nano um das Silizium drehen – sowohl auf dem Halleschen Weinberg-Campus als auch bei den internationalen Partnern in Europa und den USA. Und fast nebenbei dürfte sich dadurch die Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg zu einem Kompetenzzentrum für Lehre und Forschung an Silizium und seinen Anwendungen in der Solar- und Computerbranche entwickeln.

 

Nähere Informationen zum ZIK SiLi-nano finden Sie hier.