Forschung an der nächsten Generation von Solarzellen
Europäischen Vorgaben zufolge soll bis 2020 20 % der Energie in der EU aus erneuerbaren Quellen stammen. Zur Unterstützung dieses Ziels muss die Forschung über erneuerbare Energien intensiviert werden. Für leistungsstarke, kostengünstige Solarzellen liegt der Schwerpunkt derzeit auf kolloidalen Halbleiter-Nanokristallen, die elektrisch leitfähig sind und viele Eigenschaften haben, um effizientere Solarzellen herzustellen. Solche Eigenschaften sind etwa regulierbare Energieaufnahme, starke Absorption und stabile Reaktion auf Licht. Viele hochmoderne Nanokristallsysteme für Photovoltaiksysteme verwenden jedoch noch immer toxische Substanzen oder Seltenerdmetalle. In der Forschung liegt der Schwerpunkt daher auf der Entwicklung neuer Systeme mit umweltfreundlichen und reichlich vorhandenen Elementen sowie guten Absorptionseigenschaften. Das EU-finanzierte Projekt SUNLIGHT (Solution-processed nanocrystal photovoltaics from environmentally benign and earth-abundant elements) optimierte die Synthese zweier neuartiger kolloidaler Halbleiter-Nanokristalle und deren Einsatz in Photovoltaikzellen. Hierfür identifizierten die Projektforscher zunächst potenzielle Kandidaten für Nanokristallsysteme. Kriterien waren niedrige Rohstoffkosten, hohe Absorptionskoeffizienten und ähnlich wichtige Eigenschaften. Dann entwickelten die Wissenschaftler Konzepte für die Herstellung von zwei dieser Materialien und optimierten sie für den Einsatz in Photovoltaikzellen. Im Hinblick auf Syntheseforschung und Geräteleistung schnitten diese beiden Nanokristallsysteme am besten ab. Die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Halbleiter-Nanokristallen sind abhängig von ihrer Zusammensetzung, Form, Struktur und Oberflächenchemie. SUNLIGHT untersuchte daher, wie sich diese Variablen auf die Eigenschaften auswirken. Mit der Entwicklung von Solarzellen auf Basis dieser neuen Nanokristalle lieferte die Initiative neues Grundlagenwissen zu verschiedenen kolloidalen Halbleiter-Nanokristallen und beschrieb den Einfluss der Oberflächeneigenschaften auf die Leistung von Halbleiter-Nanokristallen in Photovoltaikzellen. SUNLIGHT entwickelte damit neue Forschungsmethoden, um die Leistung von Solarzellen durch umweltfreundliche kolloidale Nanokristalle zu verbessern.
Schlüsselbegriffe
Solarzellen, kolloidaler Halbleiter-Nanokristall, Solarenergie, Photovoltaikzellen, SUNLIGHT
