{"id":51392,"date":"2014-08-17T00:00:00","date_gmt":"2014-08-16T22:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/politik\/neue-solarzelle-aus-fluessigem-silizium.html"},"modified":"2014-08-17T00:00:00","modified_gmt":"2014-08-16T22:00:00","slug":"neue-solarzelle-aus-fluessigem-silizium","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/politik\/neue-solarzelle-aus-fluessigem-silizium\/","title":{"rendered":"Neue Solarzelle aus fl\u00fcssigem Silizium"},"content":{"rendered":"
J\u00fclicher Forscher bereiten Weg f\u00fcr n\u00e4chste Generation von D\u00fcnnschicht-Elektronik. <\/p>\n
J\u00fclicher Forscher haben in Zusammenarbeit mit der Firma Evonik eine Solarzelle entwickelt, die aus einem sehr d\u00fcnnen Film einer fl\u00fcssigen Silizium-Verbindung besteht. Mit einem Wirkungsgrad von 3,5 Prozent ist die Solarzelle sieben Mal effizienter als bisherige Zellen dieser Art. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sind optimistisch, dass sie den Wirkungsgrad dieser kosteng\u00fcnstigen Solarzellen weiter steigern k\u00f6nnen.<\/p>\n
Damit w\u00fcrde dieser Ansatz, der als aussichtsreiche Grundlage f\u00fcr die n\u00e4chste Generation von D\u00fcnnschicht-Elektronik gilt, auch wirtschaftlich interessant werden.<\/strong><\/p>\n
Silizium ist weltweit der meist genutzte und am besten bekannte Halbleiter, allerdings ist die Verarbeitung von Silizium mit hohem Aufwand und hohen Kosten verbunden. Genau hier greift die fl\u00fcssige Siliziumverbindung an, die J\u00fclicher Photovoltaik-Experten vom Institut f\u00fcr Energie- und Klimaforschung und die strategische Forschung (CREAVIS) des Spezialchemie-Unternehmens Evonik gemeinsam entwickelt haben: „Sie l\u00e4sst sich kosteng\u00fcnstig fl\u00fcssig verarbeiten und in den bekannten Halbleiter Silizium verwandeln“, sagt der J\u00fclicher Wissenschaftler Dr. Torsten Bronger, Erstautor der Studie.<\/p>\n
Er und seine Kollegen steuerten ihre Erfahrung in der Entwicklung und Optimierung von Solarzellen bei, w\u00e4hrend Evonik seine Kompetenz in innovativer Materialchemie einbrachte.<\/p>\n
Bei dem Verfahren werden nicht wie sonst \u00fcblich massive Siliziumbl\u00f6cke in d\u00fcnne Scheiben zers\u00e4gt. Stattdessen nutzen die Wissenschaftler Silizium in einer fl\u00fcssigen chemischen Verbindung und tragen es als einen einige hundert Nanometer dicken Film auf eine Glasscheibe auf. Anschlie\u00dfend wandeln sie diesen Film in eine feste Schicht mit halbleitenden Eigenschaften um. Nach der Kontaktierung kann man das Ergebnis als Solarzelle zu nutzen. Allerdings erreicht das Verfahren noch nicht die Effizienz konventioneller L\u00f6sungen: Deren Wirkungsgrade liegen heute je nach Art der Solarzelle bei 10 bis \u00fcber 20 Prozent.<\/p>\n
„F\u00fcr Anwendungen, bei denen kein hoher Wirkungsgrad notwendig ist, k\u00f6nnte sich unserer Ansatz jedoch zu einer kosteng\u00fcnstigeren Alternative entwickeln“, meint Bronger. M\u00f6gliche Anwendungen k\u00f6nnten neben Solarzellen auch Displays, Radio Frequency Identification (RFID), biologische Sensoren und medizinische Ger\u00e4te sein.<\/p>\n
Die Herstellung von Halbleiterfilmen aus Fl\u00fcssigkeiten ist an sich nichts Neues. Bei der Produktion organischer Solarzellen, die aus Kohlenwasserstoff-Verbindungen bestehen, ist dies \u2013 anders als bei Solarzellen aus Silizium \u2013 l\u00e4ngst \u00fcblich.<\/p>\n
„Dieser Ansatz galt 2009, als wir anfingen, als schwierig. Damals gab es weltweit nur wenige Arbeitsgruppen, die sich an diesem Material versucht haben“, erinnert sich Bronger. Zun\u00e4chst bereitete es den Wissenschaftlern Probleme, aus dem fl\u00fcssigen Silizium einen gleichm\u00e4\u00dfigen Film zu machen. So kam es vor, dass der Film riss oder sich L\u00f6cher bildeten. „Das ist so \u00e4hnlich wie beim Auftragen von Honig mit einem L\u00f6ffel. Aufgrund der Oberfl\u00e4chenspannung entstehen kleine L\u00fccken“, erkl\u00e4rt der Physiker. L\u00fccken im Silizium-Film ruinieren jedoch die Solarzelle, da dort Kurzschl\u00fcsse entstehen.<\/p>\n
Nach rund zwei Jahren Forschung hatten die Forscher die erste funktionierende Solarzelle entwickelt. Weitere zwei Jahre sp\u00e4ter erlaubte die stark verbesserte Materialqualit\u00e4t erstmals einen Wirkungsgrad von 3,5 Prozent.<\/strong><\/p>\n
„Damit konnten wir bisherige Ergebnisse anderer Forschergruppen um den Faktor sieben steigern. Dies zeigt, dass fl\u00fcssig-prozessiertes Silizium ein viel h\u00f6heres Potenzial hat als bisher angenommen“, erkl\u00e4rt Bronger, das auch in der Fachzeitschrift „Advanced Energy Materials“<\/em> ver\u00f6ffentlichte Ergebnis. Er sch\u00e4tzt, dass der Wirkungsgrad um mindestens weitere 2,5 Prozentpunkte gesteigert werden muss, damit sich der industrielle Einsatz lohnt. Dazu sind weitere Forschungen notwendig.<\/p>\n
Originalver\u00f6ffentlichung: <\/strong><\/p>\n
Solution-based Silicon in Thin-Film Solar Cells Torsten Bronger et al.<\/p>\n
Advanced Energy Materials, Volume 4, Issue 11, first published online: 27. M\u00e4rz 2014, DOI: 10.1002\/aenm.201301871<\/p>\n