{"id":52959,"date":"2013-12-11T00:00:00","date_gmt":"2013-12-10T23:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/politik\/solarzellen-verschleiss-erstmals-live-im-blick.html"},"modified":"2013-12-11T00:00:00","modified_gmt":"2013-12-10T23:00:00","slug":"solarzellen-verschleiss-erstmals-live-im-blick","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/politik\/solarzellen-verschleiss-erstmals-live-im-blick\/","title":{"rendered":"Solarzellen-Verschlei\u00df erstmals live im Blick"},"content":{"rendered":"

R\u00f6ntgenuntersuchung zeigt Strukturver\u00e4nderungen in organischen Solarzellen. <\/p>\n

Forscher der Technischen Universit\u00e4t M\u00fcnchen haben mit Hilfe der\u00a0R\u00f6ntgenlichtquelle PETRA III am Deutschen Elektronen-Synchrotron (DESY)\u00a0erstmals live dem Verschlei\u00dfen organischer Solarzellen zugesehen. Die Untersuchung k\u00f6nnte neue Ansatzpunkte liefern, um der vielversprechenden Solarzellenart eine gr\u00f6\u00dfere Stabilit\u00e4t zu verleihen.\u00a0im aktuellen Heft des Fachjournals „Advanced Materials“ stellt das\u00a0Team um Prof. Peter M\u00fcller-Buschbaum seine Beobachtungen vor.<\/p>\n

Sogenannte organische Solarzellen, insbesondere auf Polymerbasis, sind nicht nur kosteng\u00fcnstig und gro\u00dffl\u00e4chig herstellbar, sondern erschlie\u00dfen dank ihrer Biegsamkeit auch Anwendungsgebiete, die bisweilen f\u00fcr die Photovoltaik unzug\u00e4nglich sind. Au\u00dferdem k\u00f6nnen sie eine f\u00fcr Solarzellen hohe Effizienz (Wirkungsgrad) von mittlerweile mehr als zehn Prozent bei der Umwandlung von Licht in Strom erreichen und damit einen wichtigen Anteil zur Energieversorgung aus erneuerbaren Quellen liefern. Allerdings besitzen sie eine k\u00fcrzere Lebensdauer als herk\u00f6mmliche Siliziumzellen, und ihre Effizienz l\u00e4sst noch schnell nach.<\/p>\n

An der Messstation P03 bei DESY<\/a>s R\u00f6ntgenquelle PETRA III haben die Wissenschaftler den Verschlei\u00df organischer Solarzellen nun erstmals live im Betrieb beobachtet. Dazu beleuchteten sie eine Polymer-Solarzelle mit einem Solarsimulator, der Licht mit dem Spektrum und der Intensit\u00e4t der Sonneneinstrahlung erzeugt, und zeichneten die elektrischen Eigenschaften der Zelle auf. Im Abstand von einigen Minuten bis zu einer Stunde durchleuchteten die Forscher die Zelle zudem mit dem scharf fokussierten R\u00f6ntgenstrahl von PETRA III. W\u00e4hrend der siebenst\u00fcndigen Untersuchung sank die Effizienz der Solarzelle um rund ein Viertel. Parallel dazu konnten die Forscher mit dem R\u00f6ntgenlicht Ver\u00e4nderungen an der inneren Struktur der aktiven Schicht beobachten, die das Herzst\u00fcck organischer Solarzellen darstellt.<\/p>\n

Der elektrische Strom wird darin an so genannten aktiven Dom\u00e4nen erzeugt, wo Licht absorbiert wird und elektrische Ladungstr\u00e4ger freigesetzt werden. Diese Dom\u00e4nen besa\u00dfen zu Beginn der Messung einen mittleren Durchmesser von knapp 70 Nanometern (millionstel Millimetern). W\u00e4hrend der Untersuchung wuchs er\u00a0um etwa 17 Prozent auf rund 80 Nanometer an. Gleichzeitig stieg auch der mittlere Abstand der aktiven Dom\u00e4nen um 19 Prozent von 310 auf 370 Nanometer an, wie die R\u00f6ntgenmessungen zeigten.<\/p>\n

„Dies legt nahe, dass w\u00e4hrend des Betriebs kleine Dom\u00e4nen zugunsten gr\u00f6\u00dferer unwiederbringlich verschwinden“, erl\u00e4utert Erstautor Christoph Schaffer, Doktorand aus der Arbeitsgruppe von M\u00fcller-Buschbaum. „Zwar wachsen die Dom\u00e4nen dadurch, jedoch entfernen sie sich auch voneinander, wodurch sich unter dem Strich ihre Gesamtfl\u00e4che verringert. Insgesamt l\u00e4sst sich dadurch exakt der beobachtete R\u00fcckgang des Stromertrages erkl\u00e4ren.\u201c<\/p>\n

\u201eDie Untersuchung erkl\u00e4rt erstmals den Verschlei\u00dfmechanismus, das ist ein erster Schritt\u201c, erl\u00e4utert Koautor Dr. Stephan Roth, verantwortlicher DESY-Wissenschaftler f\u00fcr die Messstation P03. \u201eDer n\u00e4chste Schritt ist, dass man versucht, das Wachstum etwa durch den Zusatz geeigneter Substanzen gezielt zu hemmen oder zu steuern. So ist es beispielsweise denkbar, die innere Struktur von Polymer-Solarzellen bei der Produktion so zu gestalten, dass sich die aktiven Bereiche w\u00e4hrend der ersten Betriebsstunden gerade in eine optimale Struktur entwickeln, statt aus ihr herauszuwachsen\u201c, erkl\u00e4rt M\u00fcller-Buschbaum. \u201eSolche Ma\u00dfnahmen k\u00f6nnen bewirken, dass industriell produzierte Zellen schlie\u00dflich auch bei l\u00e4ngerem Betrieb \u00fcber der f\u00fcr Polymer-Solarzellen wirtschaftlich entscheidenden Effizienzschwelle liegen“, betont Roth.<\/p>\n

Publikation:<\/strong><\/p>\n

\u201cA Direct Evidence of Morphological Degradation on a Nanometer Scale in Polymer Solar Cells\u201d; Christoph J. Schaffer, Claudia M. Palumbiny, Martin A. Niedermeier, Christian Jendrzejewski, Gonzalo Santoro, Stephan V. Roth, Peter M\u00fcller-Buschbaum; Advanced Materials, Vol. 25, Nr. 46, S. 6760-6764, 10. Dezember 2013; DOI: 10.1002\/adma.201302854<\/a><\/p>\n

Quelle<\/h5>\n

TU M\u00fcnchen 2013<\/p>\n

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