Neue Materialien zur Speicherung der Sonnenenergie
Diese wandeln die Photonenenergie des Sonnenlichts in elektrische Energie um. Die Photovoltaik erlebt nun die dritte Generation, wobei sich die Anstrengungen auf die Leistungsförderung und Kostensenkung konzentrieren. Das EU-finanzierte Projekt "Intermediate band materials and solar cells for photovoltaics with high efficiency and reduced cost" (IBPOWER) erreichte diese Ziele. Wissenschaftler nutzten bestehende Konzeptideen bezüglich Zwischenband-Solarzellen, von denen viele von Projektpartnern entwickelt wurden. Ein gemeinsames Problem herkömmlicher Solarzellen ist die Steigerung des photogenerierten Stroms ohne Verluste bei der Ausgangsspannung am offenen Schaltkreis. Zwischenband-Solarzellen verfügen über ein Zwischenband zwischen dem Valenzband und dem Leitungsband. Damit kann die Effizienz erhöht werden. Durch Zwischenbandmaterialien kann mit der Aufnahme von zwei Photonen unterhalb der Bandlücke der gewonnene Strom maximiert werden. Dies ist bei normalen Materialien nicht möglich. Ein Photon bewegt ein Elektron vom Valenzband zum Zwischenband. Das andere Photon bewegt ein Elektron vom Zwischenband zum Leitungsband. Die Ausgangsspannung wird durch die größte der Bandlücken beschränkt, die sich in dieser Konfiguration nicht geändert haben. Es ist auch auf die Emittenten bezogen, die sich auf die Kontakte an jedem Ende des Zwischenbandmaterials befinden. Mit einer ausreichenden Isolierung des Zwischenbands durch ein halbleitendes "Sandwich" von den elektrischen Kontakten sinkt die Ausgangsspannung nicht. IBPOWER erreichte das oben genannte Entwurfskriterium mit vier Arten von Zwischenbandmaterialien, das aus Quantenpunkten, dünnen Schichten, Indiumgalliumnitrid (InGaN) mit Mangan (Mn) und Übergangsmaterial in III-V-Komponenten besteht. Es wurden Charakterisierungen des Geräts und der Materialebene für die Kompatibilität, die Minimierung des Verlustes und die allgemeine Optimierung durchgeführt. Vielversprechende Ergebnisse der ersten drei Materialien wurden bereits umfassend veröffentlicht und über 40 Artikel in anerkannten Fachzeitschriften und zahlreichen Konferenzpräsentationen veröffentlicht. Ergebnisse bezüglich Übergangsmetalle werden momentan veröffentlicht. Man geht davon aus, dass die Durchbrüche von IBPOWER eine weitverbreitete Markteinführung der dritten Generation von Photovoltaikgeräten zur Folge haben. Ferner werden Hersteller, Verbraucher und letzten Endes auch unser Planet davon profitieren.
