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Solartechnik auf Nanokristall-Basis

Forscher sprechen von einem Quantensprung: Einem Team der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) in Zürich ist es gelungen, den Elektronenfluss in Nanokristall-Solarzellen zu entschlüsseln und ein allgemeingültiges physikalisches Modell zu beschreiben. Damit ist es unter anderem möglich, gezielt an der Effizienz der Zellen zu arbeiten. Noch eignen sie sich nicht für eine kommerzielle Nutzung. Der Wirkungsgrad konnte in den vergangenen Jahren zwar bereits gesteigert werden, liegt aber nach wie vor nur bei neun Prozent. Nötig wäre ein Wert von mindestens 15 Prozent.

Die Zellen bestehen aus einer Vielzahl unabhängiger Kristalle, die jeweils nur wenig Nanometer groß bzw. klein und über ein molekulares Bindemittel miteinander „verknüpft“ sind. Die Eigenschaften der Kristalle werden von ihrer Größe bestimmt, die im Herstellungsprozess gezielt gesteuert werden kann. Der Vorteil dieser Technik: Bei Nanokristallen kommen auch sogenannte quantenphysische Effekte zum Tragen. Darüber hinaus nutzen sie einen deutlich größeren Teil des Sonnenlichtes als die bisherigen Solarzellen. Für eine spätere Massenproduktion heißt das, es reicht bereits eine sehr dünne Schicht Substrat. Das wiederum geht einher mit einem enormen Kostenvorteil.

Bislang haperte es allerdings noch am Wissen über den Ladungstransport und den Elektronenfluss innerhalb des Kompositmaterials. An dieser Stelle setzte das Forscherteam aus Zürich an und schaffte den entscheidenden Durchbruch. Die Professorin für Materialien und Komponenten an der ETH, Vanessa Wood, erklärte dazu: „Unser Modell berücksichtigt die Auswirkung einer Änderung der Kristallgröße, des Kristallmaterials oder des molekularen Bindemittels auf den Ladungstransport.“ Das nächste Ziel lautet jetzt, anhand dieser Erkenntnisse den Wirkungsgrad der Solarzellen zu optimieren. Der Elektronenfluss muss erhöht werden, damit am Ende mehr Strom produziert wird.

Categorised in: Sonnenenergie, Technik

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