Neuartige Solarzellen basieren auf Nanodrähten aus Silizium und Polymer-Schichten Teppiche aus Nanodraht - scinexx | Das Wissensmagazin
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Neuartige Solarzellen basieren auf Nanodrähten aus Silizium und Polymer-Schichten

Teppiche aus Nanodraht

Nanodrähte aus Silizium kombiniert mit Polymer-Schichten: Das könnte der Schlüssel zu neuartigen Solarzellen mit hohem Wirkungsgrad sein, die derzeit in einem neuen Projekt Jenaer Wissenschaftler entwickelt werden. Der Einsatz der Nanodrähte vergrößert im Vergleich mit ebenen Substraten die Oberfläche der Solarzelle um ein Hundertfaches. Die Nanodraht-Teppiche wirken so als ideale Lichtfallen.

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Kostengünstige erneuerbare Energiequellen zu entwickeln, ist in den Zeiten steigender Rohstoffpreise eine Notwendigkeit. Bisher setzt man in der Photovoltaik hauptsächlich auf anorganische Halbleiter wie Silizium und erreicht damit großtechnisch einen Wirkungsgrad von rund 17 Prozent. Allerdings erfordert die Herstellung einen sehr hohen Energie- und Materialeinsatz.

Solarzellen aus organischen Polymeren

Die Produktion von Kunststoffsolarzellen aus organischen Polymeren, jüngster Zweig der Photovoltaik, ist dagegen mit nur geringem Energieaufwand verbunden, dafür liegt der Wirkungsgrad derzeit bei nur fünf Prozent.

Diesen zu steigern hat sich das Projekt „HyPoSolar“ – Hybridsolarzellen aus halbleitenden Polymeren und Silicium-Naowirestrukturen – zum Ziel gesetzt, das jüngst am Institut für Photonische Technologien (IPHT) gestartet ist. „Wir kombinieren Polymere mit Silizium-Nanodrähten, eine Idee, die vollkommen neu ist“, erläutert Fritz Falk vom IPHT.

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Wirkungsgrad steigern

In nur 1/300 Millimeter dicken Teppichen wird bei dieser Technik alles einfallende Licht absorbiert. „So werden wir in einer ersten Entwicklungsphase den Wirkungsgrad auf etwa acht Prozent steigern können“, hofft Falk.

Anhand der Ergebnisse wollen die Wissenschaftler anschließend das weitere Potenzial der Hybridsolarzellen abschätzen, Wege zum Erreichen höherer Wirkungsgrade aufzeigen und eine Kostenkalkulation für eine Modulfertigung erstellen.

Viele Einsatzmöglichkeiten

Die neuartigen Solarzellen werden nach Angaben der Forscher zunächst vermutlich bei kleinen und kurzlebigen Elektronikprodukten wie Spielzeug, Uhren oder Kleincomputern zum Einsatz kommen. Aber auch mobile Anwendungen für den Freizeit- und Campingbereich sind denkbar.

„Wir erstellen in unserem Projekt Hybrid-Solarzellen auf Glas, später ist aber auch an Zellen auf Metallfolien gedacht“, so Physiker Falk. Damit könnte man dann auch gekrümmte Oberflächen, zum Beispiel im Fahrzeugbereich, ausstatten.

Das Projekt wird im Rahmen der BMBF Ausschreibung „Organische Photovoltaik“ mit insgesamt rund 1,5 Millionen Euro gefördert. Partner des IPHT sind das Thüringische Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung in Rudolstadt, das Institut für Angewandte Physik der Uni Jena und die Firma Jenpolymer Materials.

(idw – Institut für Photonische Technologien, 23.09.2008 – DLO)

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