Billige, biegsame Solarzellen
Forscher am California Institute of Technology kombinieren Silizium-Mikrodrähte und Nanopartikel zu Sonnenkollektoren mit erstaunlich hohem Wirkungsgrad.
Große Hoffnungen ruhen auf verbesserten, billigeren Solarzellen – umso mehr, wenn sie auch noch biegsam sind und sich vielfältiger als bisher einsetzen lassen. Eine Gruppe um den Physiker Harry Atwater am California Institute of Technology (Caltech) hat nun ein Material entwickelt, das ein Kandidat für eine solche Allround-Zelle sein könnte: Es besteht aus Silizium-Mikrodrähten und Nanopartikeln, die in ein Polymer eingebettet sind, berichtet Technology Review in seiner Online-Ausgabe.
Nach Modellrechnungen der Forscher könnte das Gemisch einen Wirkungsgrad von 15 bis 20 Prozent erreichen und damit so viel Sonnenlicht in Strom umwandeln, wie die derzeit besten Solarmodule. Großer Vorteil: Die neuen Zellen bräuchten dafür nur ein Prozent der Silizium-Menge, die heute nötig ist. Das könnte die Herstellungskosten drastisch senken.
Der Grund für die erstaunliche Effizienz des Materials ist seine Eigenschaft, möglichst viel Sonnenlicht einzufangen. Je mehr Photonen in den aktiven Teil einer Solarzelle gelangen, umso größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie schließlich Elektronen anregen und damit Strom erzeugen. Heutige Hochleistungszellen steigern ihre Lichtausbeute vor allem mit Hilfe von Beschichtungen, die die Reflexion von Photonen an der Oberfläche verringern.
"Der Gedanke hinter neuen Lichtsammelverfahren war immer, dass dadurch Silizium eingespart werden kann“, erklärt Eli Yablanovitch, Elektroingenieur an der Universität Berkeley. Weniger Material bedeute weniger Kosten. Viele Forschungsgruppen experimentieren deshalb mit Nano- und Mikrodrähten, um die Gesamtoberfläche der Zelle, die Licht einfängt, zu erhöhen. Das macht auch die Caltech-Gruppe – aber sie fügt noch Nanopartikel hinzu, die den Lichteinfall zwischen den Drähten verstärken.
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(bsc)
