Solarzellen: Neuer Ansatz könnte Silizium ablösen

Quantenpunkt-Elemente schaffen aber nur neun Prozent Wirkungsgrad.

Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben einen neuen Weltrekord bei der Entwicklung der effizientesten Quantenpunkt-Solarzelle aufgestellt. Obwohl der Wirkungsgrad dieser Zelle im Vergleich zu anderen Formen noch relativ gering ausfällt – nur etwa neun Prozent der Energie des Sonnenlichts werden in Elektrizität verwandelt – ist die Fortschrittsrate in dieser spezifischen Technologie eine der schnellsten überhaupt.

Überzug als Geheimrezept

Das Team um die MIT-Professoren Moungi Bawendi und Vladimir Bulovic produzierte Quantenpunkte mit kontrollierbaren Eigenschaften. „Die Forschergemeinde hat in den letzten Jahren begonnen zu verstehen, wie diese Zellen funktionieren und was die Grenzen dieser Technologie sind“, unterstreicht Bawendi.

Das Neue an der Technologie ist die mikroskopische Ummantelung der Quantenpunkte, die diesen die Sammlung der Ladung am Rande des Überzugs erlaubt. Dort kann dann der elektrische Fluss nutzbar gemacht werden. Weiters dient der Überzug den einzelnen Solarzellen, das Licht zu absorbieren und in der Gruppe die Energie zu transportieren.

Durch eine Steigerung des Stromflusses in den Zellen und der damit einhergehenden Erhöhung der Gesamteffizienz in der Konvertierung von Sonnenlicht in Elektrizität, wollen die Forscher die Technologie forcieren. Viele Anläufe, günstige, leichtgewichtige Solarzellen zu entwickeln, scheiterten an der kurzen Lebensdauer in der Luft oder der Notwendigkeit hoher Temperaturen beziehungsweise Vakuumkammern während der Produktion.

41 Prozent Wirkungsgrad denkbar

Der neue Prozess verlangt keine spezielle Atmosphäre oder hohe Temperaturen. Noch dazu zeigen die Zellen kaum Abnutzung, nachdem sie fünf Monate der Luft ausgesetzt waren. Im Gegensatz zur herkömmlichen Silizium-Technologie ist der Wirkungsgrad mit neun Prozent noch bescheiden. Laut Bawendi hat die Silizium-Technologie einen Forschungsvorsprung von 60 Jahren und trotzdem noch lange nicht ihre Limits erreicht.

„Das theoretische Limit in der Silizium-Technologie liegt bei etwa 41 Prozent. Bislang wurden in der praktischen Umsetzung jedoch nur Wirkungsgrade von 25 Prozent erreicht. Hinzu kommt, dass die Quantenpunkt-Technologie in der Herstellung um vieles weniger energieintensiv ist als herkömmliche Technologieprozesse“, so Bawendi abschließend.

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pressetext.redaktion 2014Christian Sec 2014