Gibt es bald extrem billige Solarzellen?
Durchbruch für Nano-Solarzellen-Forschung
In der neuesten Ausgabe von Science ist ein Bericht von Forscher der Universität Lund in Schweden zu finden, der zeigt, wie Nanodrähte den Weg für effizientere und billigere Solarzellen ebnen könnten.
"Wir sind mit unseren Ergebnissen die ersten, die zeigen, dass es wirklich möglich ist, Nanodrähte zur Herstellung von Solarzellen zu verwenden", sagt Magnus Borgström, Forscher für Halbleiter-Physik und Hauptautor des Beitrags.
Die Forschung an Solarzellen aus Nanodrähten ist weltweit auf dem Vormarsch. Bis jetzt war zehn Prozent Wirkungsgrad ein hervorragender Wert- aber Dr. Borgström und seine Kollegen können einen Wirkungsgrad von 13,8 Prozent vorweisen.
Die Nanodrähte aus dem Halbleitermaterial Indiumphosphid arbeiten wie Antennen, die Sonnenlicht absorbieren und erzeugen Strom. Die Nanodrähte werden auf Oberflächen von einem Quadratmillimeter aufgebracht - rund vier Millionen Nanodrähte werden auf einer Zelle montiert. Ein Nanodraht Solarzelle kann pro aktiver Oberflächeneinheit ein mehrfaches als die heutigen Siliziumzellen erzeugen.
Nanodraht-Solarzellen werden derzeit nur im Labor hergestellt. Es ist geplant, die Technologie in Zukunft in großen Solarkraftwerken in sonnenreichen Regionen wie im Süd-Westen der USA, Süd-Spanien und Afrika einzusetzen. Den schwedischen Forschern ist es nun erstmalig gelungen, die idealen Durchmesser der Nanodrähte zu finden. "Die richtige Größe ist wichtig, damit die Nanodrähte so viele Photonen wie möglich absorbieren. Wenn sie nur wenige Zehntel Nanometer zu klein sind, werden sie in ihrer Funktion erheblich beeinträchtigt." erläutert Magnus Borgström.
Die Silizium-Solarzellen, die verwendet werden, um Strom für den häuslichen Gebrauch zu liefern, sind im Vergleich zu den Nano-Zellen ineffizient, da sie nur einen begrenzten Teil der Wirkung des Sonnenlichts nutzen können. Der Grund dafür ist, dass ein einzelnes Material nur einen Teil des Spektrums des Lichts absorbieren kann.
Es gibt bereits Forschungsanwendungen, die im Bereiche der Nanodraht-Technologie verschiedene Arten von Halbleitermaterial kombinieren, um eine effiziente Verwendung eines breiteren Teil des Sonnenspektrums möglich zu machen. Der Nachteil dieser jetzigen Methode ist, dass sie extrem teuer ist und deshalb nur in Nischenmärkten, wie zB auf Satelliten und Militärflugzeugen eingesetzt werden kann.
Dies ist jedoch mit Nanodrähten nicht so. Aufgrund ihrer geringen Abmessungen kann die gleiche Art von Material-Kombinationen mit viel weniger Aufwand, die höhere Effizienz bietet, bei sehr niedrigen Kosten erstellt werden. Das Verfahren ist auch weniger kompliziert. Im Science Artikels haben die Forscher gezeigt, dass für die Nanodrähteherstellung nur Energie in etwa im gleichen Ausmaß notwendig ist, wie für die Herstellung eines dünnen Films aus dem gleichen Material, selbst wenn sie nur etwa 10 Prozent der Oberfläche statt 100 Prozent nur bedecken.
Die Untersuchung wurde im Rahmen eines EU-finanzierten Projekts AMON-RA, koordiniert von Knut Deppert, Professor für Physik an der Universität Lund, durchgeführt. Knut Deppert meint: "Als Koordinator des Projekts bin ich sehr stolz auf so tolles Ergebnis - es hat unsere Erwartungen übertroffen. Wir werden natürlich weiterhin die Forschung auf Nanodraht-Solarzellen und hoffen auf eine noch höhere Effizienz als die 13,8 Prozent, die wir jetzt berits erreicht haben," sagt Knut Deppert.
Artikel Online geschaltet von: / Doris Holler /