{"id":62898,"date":"2020-09-20T02:30:00","date_gmt":"2020-09-20T00:30:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=62898"},"modified":"2020-09-19T13:30:32","modified_gmt":"2020-09-19T11:30:32","slug":"wie-sich-ladungen-in-solarzellen-bewegen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/wie-sich-ladungen-in-solarzellen-bewegen\/","title":{"rendered":"Wie sich Ladungen in Solarzellen bewegen"},"content":{"rendered":"\n

Ein Verst\u00e4ndnis der mikroskopischen Prozesse in Perowskit-Solarzellen kann zu einem h\u00f6heren Wirkungsgrad f\u00fchren.<\/p>\n\n\n\n

Wenn die Sonne aufgeht, beginnt ein komplexer Tanz in Perowskit-Solarzellen – einem Typ von Solarzellen, der in Zukunft bestehende Silizium-Solarzellen erg\u00e4nzen oder ersetzen k\u00f6nnte: Elektronen werden durch Licht mit Energie versorgt und bewegen sich. Wo sich Elektronen bewegen, hinterlassen sie L\u00f6cher. Gleichzeitig bewegen sich Ionen im Perowskit-Material. Das Verst\u00e4ndnis dieses komplexen Tanzes kann dazu beitragen, den Wirkungsgrad von Solarzellen zu erh\u00f6hen. Gert-Jan Wetzelaer, Gruppenleiter am Max-Planck-Institut f\u00fcr Polymerforschung (MPI-P) in Mainz, und sein Team haben mit einer Kombination aus Experiment und Computersimulation neue Einblicke in die mikroskopischen Vorg\u00e4ngen erhalten.<\/p>\n\n\n\n

Wenn Licht auf eine Solarzelle f\u00e4llt, wird seine Energie auf Elektronen \u00fcbertragen, die wiederum ein Ger\u00e4t mit Strom versorgen k\u00f6nnen – so die einfache Erkl\u00e4rung von Solarzellen. Aber mikroskopisch gesehen laufen viele verschiedene Prozesse ab: Wenn das Elektron bewegt wird, hinterl\u00e4sst es ein Loch – das wie eine positive Ladung wirkt und sich in entgegengesetzter Richtung durch das Solarzellenmaterial – einen Halbleiter – bewegt. Gleichzeitig enthalten neuartige Solarzellen auf der Basis von Perowskit-Materialien zus\u00e4tzlich geladene Atome, so genannte Ionen, die sich ebenfalls in der Solarzelle bewegen und mit Elektronen und L\u00f6chern wechselwirken.<\/p>\n\n\n\n

In diesem komplexen Wechselspiel ist es w\u00fcnschenswert, Elektronen oder L\u00f6cher so schnell wie m\u00f6glich zu den Kontakten der Solarzelle zu transportieren – denn je l\u00e4nger sie im Material verbleiben, desto gr\u00f6\u00dfer ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie ihre Energie auf anderem Wege verlieren und wieder in das Material zur\u00fcckgeben. Um diese Zeit zu optimieren, ist es wichtig, die so genannte „Mobilit\u00e4t“ – also die Geschwindigkeit – von Elektronen und L\u00f6chern genau zu kennen. Diese war jedoch in einer Solarzelle wegen des komplexen Wechselspiels zwischen Elektronen, L\u00f6chern und sich langsam bewegenden Ionen nur schwer zug\u00e4nglich.<\/p>\n\n\n\n

Gert-Jan Wetzelaer und sein Team haben zun\u00e4chst die Geschwindigkeit und die Menge der im Perowskitmaterial vorhandenen zus\u00e4tzlichen Ionen gemessen. Mit diesen Informationen waren sie in der Lage, Computersimulationen durchzuf\u00fchren, mit denen die Elektronen- und Lochbeweglichkeiten aus Messungen des elektrischen Stroms gewonnen werden konnte. So haben sie herausgefunden, dass sich insbesondere die L\u00f6cher langsamer bewegen als urspr\u00fcnglich angenommen.<\/p>\n\n\n\n

„Diese Ergebnisse sind sehr wichtig, um in Zukunft den Wirkungsgrad von Solarzellen optimieren zu k\u00f6nnen“, sagt Wetzelaer. „Denn wenn wir die genauen Vorg\u00e4nge, die die Beweglichkeit von Elektronen und L\u00f6chern einschr\u00e4nken, genauer verstehen, k\u00f6nnen wir nach M\u00f6glichkeiten suchen, sie zu umgehen“.<\/p>\n\n\n\n

Ihre Ergebnisse haben die Wissenschaftler jetzt in der renommierten Zeitschrift „Nature Communications“ ver\u00f6ffentlicht.<\/p>\n\n\n\n