Wie man eine Solarzelle in der Mikrowelle herstellt

Der Halbleiter-Ingenieur ist auch als Dr.Semiconductor bekannt. Hauptberuflich entwickelt er Technologien für die Verteidigungsindustrie, nebenbei macht er in seinem Schuppen Tutorials, in denen er zeigt, wie einfach es sein kann, funktionierende – wenn auch rudimentäre – Mikroelektronik zu basteln.

Zutaten von Amazon

Die meisten notwendigen Zutaten für seine DIY-Solarzelle hat Hartensveld bei Amazon bestellt. Zentral ist ein p-dotierter Siliziumwafer um 29 US-Dollar, der eine positiv geladene Schicht enthält. Zunächst teilt er die Scheibe in kleinere Stückchen und reinigt sie mit hochprozentigem Alkohol und destilliertem Wasser – als Behälter dienen ihm dazu einfache Plastikbecher.

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Um aus den Siliziumstückchen nun Solarzellen zu machen, ist jeweils eine n-dotierte, also negative Schicht nötig. Im Video erklärt der Ingenieur, wie man diese erstellt: Er vermischt Tetraethylorthosilicat (TEOS), Phosphor, Ethanol und etwas Wasser und lässt das Ganze eine halbe Stunde lang köcheln.

Computer-Lüfter zum Beschichten

Mit der entstandenen Flüssigkeit soll der Siliziumwafer beschichtet werden, allerdings nur auf einer Seite, weshalb Hartensveld die Rückseite abklebt. Anschließend gibt er ein paar Tropfen auf die Vorderseite und legt die zukünftige Solarzelle auf einen Computerlüfter in einem alten Karton.

Die Fliehkräfte des drehenden Lüfters beschichten den Siliziumwafer anschließend halbwegs gleichmäßig. Nun kommt die Mikrowelle ins Spiel, denn die Beschichtung muss noch fixiert werden.

Mini-Brennofen für die Mikrowelle

Für seine vorherigen Halbleiterexperimente im Gartenschuppen hatte der Ingenieur immer einen Brennofen genutzt, wie sie etwa für Keramik zum Einsatz kommen. Für seine selbstgemachte Solarzelle nutzt er stattdessen einen Keramik-Einsatz, der in der Mikrowelle die Temperaturen eines Brennofens erreicht.

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Der Keramik-Einsatz macht seinen Job gut. Zu gut fast, denn bei voller Leistung der Mikrowelle schmilzt das Silizium: „So heiß wie Lava!“ meint Hartensveld. Erst beim 4. Versuch gelingt es dem Bastler, etwa 1.000 Grad zu erreichen und so die Beschichtung zu fixieren.

3D-gedrucktes Case

Um die Kontakte zu fixieren, die das Silizium-Stückchen dann zu einer Solarzelle machen, schmilzt er schließlich Indium und Gallium und schmirgelt an der richtigen Stelle ein paar Nanometer von der Beschichtung weg. In ein eigens 3D-gedrucktes Case gepackt, generiert die Solarzelle am Ende tatsächlich Sonnenstrom.

„Diese in der Garage hergestellte Solarzelle erreicht nur etwa 5 Prozent Effizienz. Und das bedeutet, dass sie mit ihrer aktuellen Größe etwa 3 Monate brauchen würde, um einen Handyakku zu laden“, erklärt Hartensveld. Die Effizienz ließe sich noch etwas steigern, wenn man in reinerer Umgebung arbeiten, eine Antireflexionsschicht hinzufügen oder die Kontakte verbessern würde.

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Richtig leistungsfähig würde die DIY-PV-Anlage aber auch damit allerdings nie. Dennoch beweist sein Experiment, dass es keinen Reinraum und Milliardeninvestments braucht, um Halbleiter herzustellen. Auf seiner Webseite hat er eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zum Nachmachen veröffentlicht.