{"id":102738,"date":"2024-10-24T02:20:00","date_gmt":"2024-10-24T00:20:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=102738"},"modified":"2024-10-23T12:20:47","modified_gmt":"2024-10-23T10:20:47","slug":"bulk-photovoltaik-effekt-fuer-bessere-solarzellen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/bulk-photovoltaik-effekt-fuer-bessere-solarzellen\/","title":{"rendered":"Bulk-Photovoltaik-Effekt f\u00fcr bessere Solarzellen"},"content":{"rendered":"\n

Forscher der Shinshu-Universit\u00e4t<\/a> gehen dem sogenannten Bulk-Photovoltaik-Effekt (BPV) in einem vielversprechenden Material f\u00fcr die n\u00e4chste Generation von Solarenergie-Technologien auf den Grund. Der BPV ist ein ungew\u00f6hnliches Ph\u00e4nomen, das bestimmte Materialien in die Lage versetzen k\u00f6nnte, die in Solarzellen verwendeten herk\u00f6mmlichen p-n-\u00dcberg\u00e4nge zu \u00fcbertreffen.<\/p>\n\n\n\n

Nachweis von Prognosen<\/h4>\n\n\n\n

In ihrer k\u00fcrzlich in der Fachzeitschrift „Applied Physics Letters“ ver\u00f6ffentlichten Studie<\/a> haben die Wissenschaftler den BPV-Effekt in Alpha-Phasen-Indiumselenid (\u03b1-In2Se3) zum ersten Mal entlang der Richtung au\u00dferhalb der Ebene experimentell nachgewiesen und damit fr\u00fchere theoretische Vorhersagen best\u00e4tigt. Die bemerkenswerte Umwandlungseffizienz ihres \u03b1-In2Se3-Bauelements ist ein hoffnungsvoller Fortschritt f\u00fcr k\u00fcnftige Solarzellen-Technologien und Photosensoren.<\/p>\n\n\n\n

Ein Verst\u00e4ndnis des photovoltaischen Effekts, durch den Licht in n\u00fctzliche elektrische Energie umgewandelt werden kann, ist die Basis f\u00fcr die Entwicklung von Solarzellen. Heute werden in den meisten Solarzellen p-n-\u00dcberg\u00e4nge verwendet, die den photovoltaischen Effekt an der Grenzfl\u00e4che zwischen verschiedenen Materialien nutzen. Derartige Konstruktionen sind jedoch durch die Shockley-Queisser-Grenze eingeschr\u00e4nkt, die eine Obergrenze f\u00fcr die theoretische maximale solare Umwandlungseffizienz setzt und einen Kompromiss zwischen der Spannung und dem Strom, der durch den photovoltaischen Effekt erzeugt werden kann, vorschreibt.<\/p>\n\n\n\n

BPV-Verschiebungsstr\u00f6me<\/h4>\n\n\n\n

Bestimmte kristalline Materialien weisen jedoch das faszinierende BPV-Ph\u00e4nomen auf. In Materialien ohne innere Symmetrie k\u00f6nnen sich die durch Licht angeregten Elektronen koh\u00e4rent in eine bestimmte Richtung bewegen, statt in ihre urspr\u00fcngliche Position zur\u00fcckzukehren. Dies f\u00fchrt zu Verschiebungsstr\u00f6men, die den BPV-Effekt hervorrufen. Obwohl Experten die Alpha-Phase von Indiumselenid (\u03b1-In2Se3) als m\u00f6glichen Kandidaten f\u00fcr die Demonstration dieses Ph\u00e4nomens vorausgesagt haben, wurde es bisher noch nicht experimentell untersucht.<\/p>\n\n\n\n

Um diese Wissensl\u00fccke zu schlie\u00dfen, hat das Shinshu-Forscher-Team unter der Leitung von Noriyuki Urakami den BPV-Effekt in \u03b1-In2Se3 untersucht. „Dieses Material ist in letzter Zeit zu einem hei\u00dfen Thema in der Physik der kondensierten Materie geworden, da es in der Lage sein k\u00f6nnte, einen Verschiebungsstrom zu erzeugen. Unsere Studie ist die erste, die diese Vorhersage experimentell nachweist“, erkl\u00e4rt der Experte.<\/p>\n\n\n\n

Material ist der Schl\u00fcssel<\/h4>\n\n\n\n

Die Forscher haben das Potenzial des BPV-Effekts in \u03b1-In2Se3 gemessen und mit dem in anderen Materialien verglichen. „Unser \u03b1-In2Se3-Bauelement weist eine Quanteneffizienz auf, die um mehrere Gr\u00f6\u00dfenordnungen h\u00f6her ist als die anderer ferroelektrischer Materialien und mit der von niedrigdimensionalen Materialien mit verst\u00e4rkter elektrischer Polarisation vergleichbar ist“, so Urakami. Er ist \u00fcberzeugt: „Diese Entdeckung wird die Materialauswahl f\u00fcr die Entwicklung funktioneller photovoltaischer Ger\u00e4te in naher Zukunft leiten.“<\/p>\n\n\n\n

Die Experten wollen einen Beitrag zur Erzeugung erneuerbarer Energie leisten. Sie hoffen, den Weg f\u00fcr weitere Studien zu ebnen, um den BVP-Effekt zu nutzen und die Leistung von Solarzellen sowie das Design von empfindlichen Photodetektoren zu verbessern. „Unsere Ergebnisse haben das Potenzial, die Verbreitung von Solarzellen weiter zu beschleunigen, einer der Schl\u00fcsseltechnologien f\u00fcr die Gewinnung von Umweltenergie und ein vielversprechender Weg zu einer kohlenstoffneutralen Gesellschaft“, schlie\u00dft Urakami.<\/p>\n\n\n\n