Interview

Dr. Michael Saliba

Revolution in der Photovoltaiktechnik?

Der UMSICHT-Förderverein zeichnet mit dem UMSICHT-Wissenschaftspreis Menschen aus, die hervorragende industrie- und marktnahe Forschung leisten und solche, die über Forschung in den Medien verständlich berichten. Preisträger in der Kategorie Wissenschaft ist in 2017 Dr. Michael Saliba. Sein Thema: die Kombination zweier Solarzellen zur Steigerung der Wirkungsgrade.

Dr. Michael Saliba.
© Foto Fraunhofer UMSICHT/Ilka Drnovsek

Dr. Michael Saliba, Preisträger des UMSICHT-Wissenschaftspreises 2017 in der Kategorie Wissenschaft.

Sie haben bereits in unterschiedlichen Ländern wie USA, England oder der Schweiz gearbeitet. Was unterscheidet die Forschung vor Ort?
Dr. Saliba: Insgesamt ist die Forschung mittlerweile schon sehr internationalisiert, und man findet ähnliche Prozesse an völlig verschiedenen Orten. Insofern sehe ich keine so großen ortsabhängigen Unterschiede, was die Forschung betrifft. Die Hintergrundkultur der einzelnen Länder macht aber schon was aus. Wo kann man, außer in der Schweiz, ein Käsefondue im Hochsommer finden?

Wo gefiel es ihnen bisher am besten?
Das ist schwer zu sagen, alle Orte hatten ihren eigenen Reiz. Meinen längsten Aufenthalt hatte ich in Oxford zu meiner Promotion. Ich habe die Stadt mit ihrer langen Geschichte und exzentrischen Kultur sehr genossen, blicke gerne darauf zurück und freue mich auch immer, wenn ich mal wieder zu Besuch bin.

Seit wann beschäftigen sie sich mit dem Thema Photovoltaik?
Grundsätzlich schon lange; die Idee, aus Sonnenlicht die Weltenergieprobleme zu lösen, beschäftigt zeitweilig wohl jeden angehenden Naturwissenschaftler. In Oxford habe ich dann »offiziell« 2010 mit Solarzellen gestartet und bin seither dem Feld auch treu geblieben.

Sind Solarpanels auf Siliziumbasis noch up to date?
Silizium ist eines der am gründlichsten untersuchten Materialien überhaupt, nicht nur für Solarzellen, sondern auch für die Chipindustrie. Silizium hat eine umfassend ausgebaute, globale Infrastruktur und wird auf sehr lange Zeit eine große Rolle spielen. Um Silizium weiter zu verbessern, also »upzudaten«, bedarf es neuer, kreativer Ideen – und da kommt das Perowskit ins Spiel.

Sie erforschen Silizium-Perowskit-Tandems. Worin liegen die Vor- bzw. Nachteile dieser Technologie?
Bisher waren Solarzellen entweder hocheffizient und kostspielig oder aber niedrigeffizient und günstig. Perowskite brechen diesen Trend; sie sind hocheffizient und gleichzeitig sehr günstig. Das liegt daran, dass Perowskite lösungsmittelbasierte Halbleiter sind, die bei einfachsten Herstellungsmethoden ähnlich hohe Kristallisierungsgrade wie Silizium erreichen. In anderen Worten: Während bei Silizium besonders reine, staubfreie Bedingungen und eine ausgeklügelte Infrastruktur nötig sind, reichen bei Perowskiten einfachste Laborbedingungen. Das Besondere: Perowskite können Silizium ergänzen und damit das Sonnenlicht als Tandem noch besser in Energie umwandeln.
Bisher sind Perowskite leider nicht stabil genug, wohingegen Silizium auf Jahrzehnte stabilisiert werden konnte. Die große Herausforderung ist nun, Perowskite so haltbar wie Silizium zu machen. Die Perowskit-Forschung ist aber erst wenige Jahre alt, die nähere Zukunft wird mit Sicherheit große Fortschritte zeigen. Es hat schließlich bei Silizium fast 50 Jahre gebraucht, bis die »Kinderkrankheiten« auskuriert waren.

Was waren und sind die wichtigsten Meilensteine auf dem Weg zur Kommerzialisierung?
Ein Meilenstein war die hohe Effizienz, insbesondere das Erreichen des 20-Prozent-Wirkungsgrads, der bisher nur den etablierten Technologien vorbehalten war. Die erste Machbarkeitsstudie eines Silizium-Perowskit-Tandems war der nächste Schritt.
Stabilität ist nun das dominierende Thema in der Forschung. Hier konnten wir zeigen, dass auch bei erhöhten Temperaturen von 85 °C die Perowskite relativ stabil sind, wenn sie vorher mit anorganischen Salzen behandelt wurden.
Die zukünftigen Schritte werden noch rigorosere Stabilitätsstudien beinhalten. Ein Meilenstein wäre es, über mehrere Jahre hinweg bei sehr widrigen Bedingungen Stabilität zu zeigen. Für eine Kommerzialisierung wird auch eine Toxizitätsstudie nötig sein, die alle potenziellen Gefahren gründlich analysiert und entsprechende Recycling-Empfehlungen aussprechen kann.

Wann können wir mit der Markteinführung rechnen?
Ich hoffe bis zum Ende dieses Jahrzehnts.

Wird der zu erwartende Marktpreis unterhalb des aktuellen für Solarpanels liegen?
Die Kombination aus Perowskiten und Silizium würde viel günstiger sein als der aktuelle Preis.

Gibt es weitere Solartechnologien, die das Potenzial zur Kommerzialisierung haben?
GaAs und CdTe haben es ja bereits geschafft, sind aber nicht kostengünstig. Derzeit wird mit großer Anstrengung an Farbstoffsolarzellen, organischen Solarzellen und Quantenpunkten geforscht, die zwar kostengünstig sind, aber nicht sehr effizient. Wie immer kann nur die Zeit und mehr Grundlagenforschung zeigen, wie sehr sich das Potenzial ausschöpfen lässt.

Sie haben in den letzten zwei Jahren 35 Veröffentlichungen als (Co.-)Autor vorzuweisen. Wie wichtig ist die Zusammenarbeit insbesondere mit der Fachpresse für einen Wissenschaftler?

Gute Teamarbeit ist eine der wichtigsten Eigenschaften, die man mitbringen muss in einem interdisziplinären Forschungsfeld wie der Photovoltaik. Hier sind Expertisen aus der Physik, Chemie, Materialwissenschaft und vielem mehr gefragt, um die komplizierten inneren Prozesse der Materialien zu verstehen. Ohne den Blick über den Tellerrand hat man kaum eine Chance, ein umfassendes Verständnis zu entwickeln. Ich hatte das große Privileg in einem großartigen Forschungsumfeld zu arbeiten mit Kollegen, die Wissenschaft als Teamarbeit sehen. Ohne diese Haltung hätte ich in den vergangenen Jahren nicht so viel verstehen und publizieren können. Auch die Kommunikation mit der Fachpresse ist wichtig. Komplizierte Sachverhalte verständlich in der Öffentlichkeit darzustellen schafft erst die Akzeptanz in der Bevölkerung, solche Projekte auch in der Zukunft zu fördern.

Wenn sie sich nicht der Forschung widmen, beschäftigen sie sich am liebsten mit?
Reisen, lesen und debattieren.

Wo wird die Skulptur des UMSICHT-Wissenschaftspreises ihren Platz finden?
Auf meinem Schreibtisch.

Weitere Informationen: UMSICHT-Wissenschaftspreis und Preisträger

UMSICHT-Förderverein 

 

Interview vom 27.07.2017