{"id":58392,"date":"2011-08-03T00:00:00","date_gmt":"2011-08-02T22:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/zukunft\/in-der-lichtfalle-ipht-jena-optimiert-solarzellen.html"},"modified":"2011-08-03T00:00:00","modified_gmt":"2011-08-02T22:00:00","slug":"in-der-lichtfalle-ipht-jena-optimiert-solarzellen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/zukunft\/in-der-lichtfalle-ipht-jena-optimiert-solarzellen\/","title":{"rendered":"In der Lichtfalle: IPHT Jena optimiert Solarzellen"},"content":{"rendered":"

Wissenschaftler des Institutes f\u00fcr Photonische Technologien (IPHT) stellen ein innovatives Herstellungsverfahren f\u00fcr Nanodr\u00e4hte vor. Mit ihm kann eine neue effiziente Generation von Solarzellen realisiert werden. Wissenschaftler des IPHT haben zusammen mit Kollegen des Max-Planck Instituts f\u00fcr die Physik des Lichts (MPL) in Erlangen jetzt ein neues Herstellungskonzept f\u00fcr Solarzellen vorgestellt. <\/p>\n

Ende Juni beschloss der Deutsche Bundestag den Ausstieg aus der Kernenergie. Die Herausforderung liegt nun in einer Wende hin zu einem gr\u00f6\u00dferen Anteil erneuerbarer Energien. Die effiziente Nutzung von Wind- und Sonnenenergie erh\u00e4lt damit noch h\u00f6here Bedeutung.<\/p>\n

Auf einer Siliziumscheibe werden durch einfache Chemie im Becherglas Nanodr\u00e4hte erzeugt. Gl\u00e4nzt so ein Wafer normalerweise bl\u00e4ulich und reflektiert wie ein Spiegel, erscheint er nach dem Verfahren dunkel-matt wie Samt. Betrachtet man die Siliziumscheibe unter einer UV-Lampe, leuchten die hergestellten Nanostrukturen rot auf.<\/p>\n

\u201eHierin liegt der Schl\u00fcssel f\u00fcr zuk\u00fcnftige hocheffiziente und kosteng\u00fcnstige Solarzellen\u201c, berichtet der Diplom-Physiker Bj\u00f6rn Hoffmann. Zusammen mit seinen Kollegen aus der Forschungsabteilung Halbleiter-Nanostrukturen des IPHT, geleitet von Frau Dr. Silke Christiansen, arbeitet er an der Herstellung und Charakterisierung der Nanodr\u00e4hte sowie ihrer Integration in anwendbare Solarzellen.<\/p>\n

Der Durchmesser eines Drahtes entspricht etwa dem 10.000sten Teil der Dicke eines menschlichen Haares. Licht im Wellenl\u00e4ngenbereich von 300 bis 1100 nm wird zu 90 Prozent von solch einer Schicht aus Nanodr\u00e4hten absorbiert. \u201eDie d\u00fcnnen Dr\u00e4hte sind ideale Lichtfallen. Einmal in ihnen gefangen, kann das Licht nicht wieder heraus\u201c, erkl\u00e4rt Hoffmann. Der Herstellungsprozess ist sehr einfach, effektiv und kosteng\u00fcnstig.<\/p>\n

Er erfolgt in zwei Schritten. Als erstes werden aus einer L\u00f6sung Silber-Nanopartikel auf der Oberfl\u00e4che des Wafers aus Silizium abgeschieden. Dann erfolgt das nasschemische \u00c4tzen der Nanostrukturen mit einem Wasserstoffperoxid-Flusss\u00e4ure-Gemisch. Die Silber-Nanopartikel sinken dabei in das Silizium. Es entstehen so unendlich viele Dr\u00e4hte, die den Wafer aufgrund der hohen Absorption des sichtbaren Lichts schwarz erscheinen lassen.<\/p>\n

Die f\u00fcr eine Solarzelle notwendigen Kontakte und Isolationsschichten zur Ladungstrennung werden in weiteren Schritten auf die Nanodr\u00e4hte aufgebracht. In einem geeigneten Aufbau aus diversen leitf\u00e4higen und isolierenden Schichten kann das eingefangene Licht in elektrische Energie umgewandelt werden. Die Gesamteffizienz so einer Nanodraht-Solarzelle liegt momentan bei 9,1 Prozent. Dieser Wert ist einer der weltweit h\u00f6chsten, der mit D\u00fcnnschicht-Silizium erreicht wurde.<\/p>\n

Herk\u00f6mmliche Solarzellen (Siliziumwaferzellen) die derzeit die Landschaft auf heimischen D\u00e4chern pr\u00e4gen, erreichen ein Wirkungsgrad von mehr als 18 Prozent. Allerdings erfordert die Herstellung solcher Waferzellen selbst einen hohen Energie- und Materialeinsatz. Hier sollen die Nanodraht-Solarzellen nach weiterer Entwicklung deutlich kosteng\u00fcnstiger sein.<\/p>\n

Die Wissenschaftler wollen nun mit Hilfe von Industriepartnern ihr Konzept in einen industriellen Herstellungsprozess \u00fcbertragen. Angedacht ist die Produktion zum Beispiel auf Glas oder Folien. Letzteres w\u00fcrde eine Herstellung \u00e4hnlich des Prozesses des Zeitungsdruckens erm\u00f6glichen. Dar\u00fcberhinaus soll das Material weiter optimiert werden, so dass die Effizienz auf \u00fcber 15 Prozent gesteigert werden kann.<\/p>\n

Im open-access InTech Verlag erschien dieser Tage das Buch \u201eNanowires – Fundamental Research\u201c<\/a>. In einem Kapitel beschreibt<\/a> die IPHT\/MPL Forschungsgruppe ihre Ergebnisse und die Vorteile des Verfahrens gegen\u00fcber anderen Herstellungsverfahren. Das Buch soll zur F\u00f6rderung dieser Technologie beitragen. Zeigt es doch, dass sie das Potential besitzt Herausforderungen wie die Energiewende erfolgreich anzugehen.<\/p>\n

Dar\u00fcberhinaus wurde das Team mit dem dritten Platz im Last-Minute Demonstrator Award des Excellence Clusters\u201a Engineering of Advanced Materials der Friedrich-Alexander-Universit\u00e4t Erlangen-N\u00fcrnberg ausgezeichnet. In mehr als 90 Projekten arbeiten \u00fcber 200 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. In acht Disziplinen entlang der Wertsch\u00f6pfungskette vom Molek\u00fcl bis zum Material tragen sie Ergebnisse zusammen und kooperieren dabei auch mit au\u00dferuniversit\u00e4ren Forschungseinrichtungen und ausgew\u00e4hlten Industriepartnern.<\/p>\n

Quelle<\/h5>\n

Universit\u00e4t Kassel 2011Institut f\u00fcr Photonische Technologien 2011<\/p>\n

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