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Universität Luxemburg: Neue Solarzellen nutzen mehr Sonnenlicht
Panorama 09.03.2015

Universität Luxemburg: Neue Solarzellen nutzen mehr Sonnenlicht

Die Schichten der neuen Solarzellen bleiben an der Luft stabil und sind wesentlich effizienter.

Universität Luxemburg: Neue Solarzellen nutzen mehr Sonnenlicht

Die Schichten der neuen Solarzellen bleiben an der Luft stabil und sind wesentlich effizienter.
Foto: Luc Deflorenne/Université de Luxembourg
Panorama 09.03.2015

Universität Luxemburg: Neue Solarzellen nutzen mehr Sonnenlicht

Wissenschaftler der Universität Luxemburg und des japanischen Elektronikunternehmens TDK melden Fortschritte in der Photovoltaikforschung.

(C) - Wissenschaftler der Universität Luxemburg und des japanischen Elektronikunternehmens TDK melden Fortschritte in der Photovoltaikforschung: Sie haben eine Schicht so verbessert, dass Solarzellen mehr Sonnenenergie verwenden und demnach mehr Strom produzieren können.

Verbessert wurde eine leitfähige Oxidschicht, die nun im Infrarotbereich mehr Transparenz aufweist. Zwar wurden schon ähnliche solcher Versuche unternommen, doch dies ist das erste Mal, dass die Schichten in einem einstufigen Verfahren hergestellt wurden und gleichzeitig an der Luft stabil blieben.

„Die von der Universität Luxemburg hergestellten Schichten wurden anderthalb Jahre der Luft ausgesetzt und sind immer noch genauso leitfähig wie frisch nach der Herstellung“, sagt Prof. Susanne Siebentritt, Leiterin des Photovoltaiklabors an der Universität Luxemburg. Mitbeteiligt an der Studie waren Dr. Matej Hala, wissenschaftlicher Mitarbeiter im Photovoltaiklabor, sowie Shohei Fujii und Yukari Inoue, Gastwissenschaftler von TDK.

"Ein fantastisches Ergebnis, nicht nur für Solarzellen, sondern auch für eine ganze Reihe anderer Technologien", sagt Susanne Siebentritt.
"Ein fantastisches Ergebnis, nicht nur für Solarzellen, sondern auch für eine ganze Reihe anderer Technologien", sagt Susanne Siebentritt.
Foto: Michel Brumat/Université de Luxembourg

Transparente, leitfähige Oxide werden in jedem Gerät eingesetzt, das Elektronik und Licht kombiniert, wie LED-Lampen, Solarzellen, Fotodetektoren oder auch Touchscreens. Sie verbinden die Eigenschaften von Metallen – die bislang besten elektrischen Leiter – mit jenen von Oxiden, die normalerweise transparent, aber nicht leitfähig sind, wie beispielsweise Glas.

Die Oxide, die diese Schicht bilden, können durch das absichtliche Hinzufügen von Verunreinigungen leitfähig gemacht werden. Zinkoxid mit hinzugefügtem Aluminium ist ein häufig verwendetes Beispiel. In diesem Fall gibt das Aluminium freie Elektronen, die für die Leitfähigkeit verantwortlich sind, an das Zinkoxid ab. Doch weil diese freien Elektronen auch Infrarotlicht absorbieren, kann weniger Sonnenenergie durchströmen.

Um pures Zinkoxid leitfähiger zu machen, veränderte das Team der Universität Luxemburg und von TDK das Verfahren zur Herstellung der Schicht. „Dank des länderübergreifenden Wissensaustauschs hatte unser multidisziplinäres Team die Idee, eine zusätzliche Komponente – ein weiteres Gasplasma – in den sogenannten Sputter-Prozess zu integrieren. Auf diese Weise wird das Material auch ohne Aluminium leitfähig“, erklärt Prof. Siebentritt.

Diese Methode ermöglicht es, weniger, aber dafür schnellere Elektronen zu erhalten. „Mit diesem Ergebnis bleibt die Leitfähigkeit ähnlich wie mit Aluminium, aber die Transparenz im Infrarotbereich ist viel besser, da weniger freie Elektronen auch weniger Absorption verursachen. So werden Solarzellen effizienter“, fügt Dr. Matej Hala hinzu.

Die Forschungsergebnisse wurden im renommierten Journal „Progress in Photovoltaics“ veröffentlicht.