Energie: Forscher entwickeln ultradünne Solarzellen

Energie: Forscher entwickeln ultradünne Solarzellen

von Wolfgang Kempkens

Graphen, das neue Wundermittel: Eine Forschergruppe hat Solarzellen entwickelt, die gerade mal zwei Nanometer dick sind. Wenn sie nur nicht so teuer wären.

Graphen gilt als das neue Wundermaterial für den technischen Fortschritt: Es ist gerade mal so dick wie ein einzelnes Atom. Es besteht aus Kohlenstoffatomen, die im Sechseck angeordnet sind.  Es ist fester als Stahl, ein unübertreffliches Schmiermittel, reduziert den Verschleiß von Autoreifen, verbessert Isolationsmaterial zur Wärmedämmung von Häusern, hält Strahlen ab und macht Kunststoffe nicht nur hitzefest, sondern auch zu elektrischen Leitern. Wenn da nicht ein entscheidener Nachteil wäre: Die Herstellung ist bislang sehr teuer und nur im Labor gelungen.

Künftig soll Graphen (Betonung auf der zweiten Silbe) bei der Herstellung besonders effektiver Solarzellen verwendet werden. Forscher der Universitäten von Boston, Oxford und Singapur haben neuartige Solarzellen aus Schichten aufgebaut, die jeweils nur eine Atomlage dick sind. Deshalb messen sie insgesamt nur zwei Nanometer, zwei Millionstel Millimeter – mit bloßem Auge nicht zu erkennen.

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Sie bestehen aus zwei Graphenschichten, zwischen denen sich mehrere Schichten aus Chalcogenen befinden. Zu dieser Gruppe zählen die Elemente Sauerstoff, Schwefel, Selen, Tellur, Polonium und das natürlich nicht vorkommende, jedoch künstlich herstellbare Livermorium. Woraus genau sie die Schichten kontruieren, verraten die Wissenschaftler nicht. Geeignet seien Schwefel, Selen und Tellur, heißt es. Die Schichten werden nach und nach auf einer ebenfalls weniger als hauchdünnen  Bornitrid-Platte abgeschieden. Obenauf platzieren die Forscher einzelne Nanoteilchen aus Gold, die die Einfangquote für Lichtteilchen, verbessern.

Einsatz zur Stromproduktion ungewiss

Die Elektronen der Chalcog ene lassen sich durch Lichtteilchen besonders gut anregen und damit mobilisieren. Über eine der beiden Graphenschichten fließen sie aus der Zelle heraus, sodass ein nutzbarer elektrischer Strom entsteht, der beispielsweise eine Birne zum Leuchten bringt. Über die zweite Graphenschicht fließen sie zurück in die Zelle.

Henry Snaith, Fotovoltaikexperte an der Universität von Oxford, glaubt nicht, dass die schwer herzustellende und deshalb sehr teure Zelle bereits in naher Zukunft zur Stromproduktion genutzt  wird – obwohl sie einen Wirkungsgrad von 30 Prozent erzielt. Heutige Zellen kommen auf allenfalls 20 Prozent. Lediglich Konzentrator-Solarzellen für Spezialanwendungen schaffen mehr. "Wir haben

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