{"id":57086,"date":"2012-03-07T00:00:00","date_gmt":"2012-03-06T23:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/politik\/photochemischer-energieturbo-fuer-solarzellen.html"},"modified":"2012-03-07T00:00:00","modified_gmt":"2012-03-06T23:00:00","slug":"photochemischer-energieturbo-fuer-solarzellen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/politik\/photochemischer-energieturbo-fuer-solarzellen\/","title":{"rendered":"Photochemischer Energieturbo f\u00fcr Solarzellen"},"content":{"rendered":"

Universit\u00e4t von Sydney entwickelt photochemischen „Energieturbo“ f\u00fcr Solarzellen. <\/p>\n

Moderne Silizium-Solarzellen haben einen maximalen Wirkungsgrad von etwa 25 Prozent. Weltweit liefern sich Forscher ein Rennen, diesen Wirkungsgrad immer weiter zu erh\u00f6hen. Eine nat\u00fcrliche Grenze liegt jedoch bei etwa 30 Prozent, weil Solarzellen aufgrund physikalischer Gesetze Licht mit Energien unterhalb einer materialspezifischen Grenze nicht absorbieren k\u00f6nnen. Die Energie dieses Lichts geht verloren, wird nicht in Strom umgesetzt. Wissenschaftler der Universit\u00e4t Sydney und des Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) haben jetzt in Laborversuchen beispielhaft demonstriert, wie diese Verluste vermieden werden k\u00f6nnen.<\/p>\n

Sie haben eine Art \u201eTurbo f\u00fcr Solarzellen\u201c entwickelt, die so genannte photochemische Hochkonversion: Zwei energiearme Photonen, die eigentlich in der Solarzelle wirkungslos bleiben, werden dabei zu einem energiereichen Photon geb\u00fcndelt \u2013 das anschlie\u00dfend einen Beitrag zur Stromgewinnung leisten kann. Weitere Forschung in diese Richtung kann es m\u00f6glich machen, die 30 Prozent-Marke zu \u00fcberbieten. Seine Ergebnisse hat das Team jetzt in der Fachzeitschrift \u201eEnergy & Environmental Science\u201c<\/a> ver\u00f6ffentlicht (DOI: 10.1039\/C2EE21136J).<\/p>\n

Der photochemische Solarzellenturbo nutzt organische Molek\u00fcle, um energiearme rote Photonen miteinander zu energiereicheren gelben Photonen zu verschmelzen. Der Clou liegt in der Auswahl der Molek\u00fcle, von denen sich zwei verschiedene Typen hinter der Solarzelle in einem L\u00f6sungsmittel befinden. Der erste Molek\u00fcltyp hat die Aufgabe, die energiearmen Lichtteilchen zu absorbieren und ihre Energie zu speichern. Dabei spielt ein langlebiger Zustand der Molek\u00fcle die Hauptrolle: In ihm sind die Spins – also die magnetischen Momente der lichtangeregten Elektronen des Molek\u00fcls – parallel ausgerichtet. Dies verhindert die Wiederaussendung oder Re-Emission des absorbierten Teilchens.<\/p>\n

Der langlebige Zustand des ersten Molek\u00fcltyps existiert eine ausreichend gro\u00dfe Zeitspanne, um die Energie in einen langlebigen Zustand eines zweiten organischen Molek\u00fcltyps zu \u00fcbertragen. Die Energie\u00fcbertragung findet statt, wenn sich die Molek\u00fcle des ersten und zweiten Typs in der L\u00f6sung begegnen. Treffen nun wiederum zwei auf diese Art angeregte Molek\u00fcle des zweiten Typs aufeinander, so wechselt eines davon in seinen Grundzustand zur\u00fcck Das andere nimmt jedoch einen noch h\u00f6heren Energiezustand ein, der extrem kurzlebig ist. Das Molek\u00fcl sendet deshalb dann ein einzelnes Lichtteilchen mit so hoher Energie aus, dass es von der Solarzelle absorbiert werden kann.<\/p>\n

\u201eAuf diese Art konnten wir erstmals einen Effizienzgewinn einer Solarzelle durch die photochemische Hochkonversion demonstrieren“, sagt Projektleiter Dr. Klaus Lips vom HZB-Institut f\u00fcr Silizium-Photovoltaik: \u201eNoch ist die erreichte Steigerung in der Effizienz der Solarzelle gering \u2013 etwa 0.1 Prozent absolut und das Sonnenlicht muss daf\u00fcr sogar 50-fach konzentriert werden \u2013 aber der Weg zu weiterer Verbesserung ist klar erkennbar.\u201c Dieser ist allerdings steinig und hart, wie Lips betont: \u201eF\u00fcr die jetzt ver\u00f6ffentlichte Konzeptstudie haben wir eine spezielle Solarzelle genutzt, die vom PVcomB, dem Kompetenzzentrum f\u00fcr D\u00fcnnschicht- und Nanotechnologie f\u00fcr Photovoltaik hergestellt wurde. Aber das war noch keine\u00a025-Prozent-Hochleistungssolarzelle, wie es aber sp\u00e4ter f\u00fcr die Praxis erforderlich ist.\u201c Au\u00dferdem m\u00fcsse weitere Entwicklungsarbeit dahin f\u00fchren, dass die organischen Molek\u00fcle des photochemischen Hochkonverters nicht in einer Fl\u00fcssigkeit gel\u00f6st vorliegen. Sie m\u00fcssten auch bei normalem, nicht konzentriertem Sonnenlicht ihre Wirkung entfalten und f\u00fcr kristallines Silizium sei ein Infrarotlicht-Konverter erforderlich.<\/p>\n

\u201eDie Konzepte hierf\u00fcr werden in enger Kooperation zwischen Sydney und dem HZB erarbeitet\u201c, sagt Klaus Lips: Der wesentliche Vorteil gegen\u00fcber anderen Ans\u00e4tzen dieser \u201ePhotovoltaik der 3. Generation\u201c liege darin, dass die Solarzelle nicht aufwendig neu entwickelt werden m\u00fcsse, sondern im Prinzip das blo\u00dfe Hinzuf\u00fcgen des Hochkonverters ausreiche, um die Effizienz zu erh\u00f6hen. Klaus Lips: \u201eGenauso wie man in ein Auto einen Turbo einbaut, um es schneller zu machen.\u201c<\/p>\n

Quelle<\/h5>\n

Helmholtz Zentrum Berlin HZB 2012The University of Sydney 2012<\/p>\n

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