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Effizientere organische Solarzellen durch Nanotechnologie

Ein deutsches Wissenschaftlerteam konnte jetzt eine neuartige Behandlungsmethode für die Oberfläche von Nanopartikeln entwickeln. Diese Behandlung steigert die Effizienz organischer Solarzellen ganz erheblich. Die vor kurzem in der renommierten Fachzeitschrift Applied Physics ...

Ein deutsches Wissenschaftlerteam konnte jetzt eine neuartige Behandlungsmethode für die Oberfläche von Nanopartikeln entwickeln. Diese Behandlung steigert die Effizienz organischer Solarzellen ganz erheblich. Die vor kurzem in der renommierten Fachzeitschrift Applied Physics Letters veröffentlichte Forschungsarbeit zeigt, wie unter Einsatz sogenannter Quantenpunkte - Quantum-Dots - aus Cadmiumselenid eine Effizienz von 2 Prozent erzielt werden konnte. Den Forschern vom Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK) und vom Freiburger Materialforschungszentrum (FMF) gelang es, den bisherigen Wirkungsgrad von 1 bis 1,8 Prozent zu übertreffen. Beide Einrichtungen sind an der deutschen Albert-Ludwigs-Universität Freiburg angesiedelt. Das Verfahren wurde bereits patentiert. Die Arbeitsgruppe "Farbstoff- und Organische Solarzellen" des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme in Deutschland konnte die Messungen der Freiburger Wissenschaftler bestätigten. Dem Team zufolge besteht die photoaktive Schicht bei Hybrid-Solarzellen aus einer Mischung aus anorganischen Nanopartikeln und einem organischen Polymer. Theoretisch ist die neue Methode auf viele Nanopartikel anwendbar. Sie eröffnet überdies weitere Möglichkeiten der Effizienzsteigerung bei diesem Solarzellentyp. Die noch in der Entwicklungsphase befindlichen organischen Solarzellen sind Teil der sogenannten dritten Solarzellen-Generation. Der Weltrekord für rein organische Solarzellen liegt nach neuesten Daten für nasschemisch erzeugte Schichten bei sieben Prozent. Das Besondere daran: Die fotoaktive Schicht dieser organischen Solarzellen besteht aus organischen Materialien. Der Energiemarkt würde vom Einsatz organischer Solarzellen enorm profitieren. Energieerzeuger verwenden häufig konventionelle Siliziumzellen - organische Solarzellen sind allerdings wesentlich dünner, flexibler, kostengünstiger und außerdem schneller herzustellen. Die Wissenschaftler rechnen mit einer möglichen Nutzung organischer Solarzellen in elektrischen Geräten und Systemen unseres Alltags, die nicht ständig im Einsatz sind. Letztendlich könnten organische Solarzellen für eine deutliche Verringerung der Abhängigkeit des Menschen von Batterien und Kabeln sorgen. "Die interdisziplinäre Ausrichtung der Forschungsgruppe war ein absoluter Glücksfall und hat zu einem schnellen Fortschritt innerhalb des Projektes geführt", erklärt IMTEK-Gruppenleiter Dr. Michael Krüger. "So konnten wir von der Synthese der Nanopartikel über die Modifikation ihrer Oberfläche bis hin zur Integration in Kompositmaterialien alles aus einer Hand leisten." Die Forschergruppe besteht aus Physikern, Chemikern und Ingenieuren. Sie arbeiten derzeit daran, die Methode auf andere vielversprechende Materialien anzuwenden, um sie weiter zu verfeinern. Ziel ist die Einführung der Technologie auf dem Markt. Voraussetzungen für die Marktreife der Technik sind bessere Wirkungsgrade, eine verbesserte Lebensdauer der Materialien sowie die Reduzierung der Herstellungskosten.

Länder

Deutschland

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