{"id":76960,"date":"2021-11-19T14:45:58","date_gmt":"2021-11-19T13:45:58","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=76960"},"modified":"2021-11-19T14:45:59","modified_gmt":"2021-11-19T13:45:59","slug":"maximierung-der-sonnenkraft-durch-neue-solarzellen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/maximierung-der-sonnenkraft-durch-neue-solarzellen\/","title":{"rendered":"Maximierung der Sonnenkraft durch neue Solarzellen"},"content":{"rendered":"\n

Dr. Francisco Cabrera und Professor Azizur Rahman entwickeln eine Solarzelle, die plasmonische und Oberfl\u00e4chentexturierung kombiniert und die weit verbreitete kristalline Siliziumsolarzelle (c-Si) ersetzen k\u00f6nnte.<\/p>\n\n\n\n

Gef\u00f6rdert durch das Marie-Sklodowska-Curie-Programm der EU entwickeln die Elektro- und Elektronikingenieure der Stadt, Dr. Francisco Cabrera und Professor Azizur Rahman<\/a> , eine Solarzelle, die plasmonische und Oberfl\u00e4chentexturierung kombiniert, um die kristalline Siliziumsolarzelle (c-Si) zu ersetzen.<\/p>\n\n\n\n

Die t\u00e4glich von der Sonne produzierte Gesamtenergiemenge reicht f\u00fcr den Energiebedarf der Erde f\u00fcr 27 Jahre. Obwohl die zur Stromerzeugung aus Sonnenlicht erforderliche Technologie bereits vielversprechend entwickelt ist, besteht dringender Bedarf an der Weiterentwicklung entsprechender Technologien.<\/p>\n\n\n\n

Die \u00fcberwiegende Mehrheit der im Markt f\u00fcr nachhaltige Energie eingesetzten und verf\u00fcgbaren Solarzellen besteht aus c-Si-Zellen. c-Si ist jedoch kein effizientes Absorptionsmittel des Sonnenspektrums. Der theoretische maximale Wirkungsgrad f\u00fcr eine c-Si-Single-Junction-Solarzelle wurde mit 33 % identifiziert, bekannt als Schockley-Queisser (SQ)-Grenze. Seit der Bekanntgabe des SQ-Limits haben sich die Forschungsbem\u00fchungen darauf konzentriert, dieses Limit zu \u00fcberwinden (zB Multijunction-Solarzellen, organische Solarzellen, Perowskite usw.).<\/p>\n\n\n\n

Zudem f\u00fchrt der hohe Brechungsindexkontrast zwischen Luft und Si zu einer hohen Fresnel-Reflexion an der Grenzfl\u00e4che Luft-Si. Ein Verfahren zum \u00dcberwinden der hohen Fresnel-Reflexion (daher die Absorption verbessernd) besteht darin, ein Muster aus Metallpartikeln (dh plasmonische Solarzellen) oder ein Strukturierungsmuster auf der Oberseite der Solarzellenoberfl\u00e4che einzubringen.<\/p>\n\n\n\n

Die Grundidee von plasmonischen Solarzellen besteht darin, ein metallisches Partikel entweder i) auf die Oberfl\u00e4che oder ii) in das aktive Material zu platzieren.<\/p>\n\n\n\n

Einheitliches Feld<\/h5>\n\n\n\n

Herk\u00f6mmlicherweise wird ein Teilchen in Nanogr\u00f6\u00dfe betrachtet, das kleiner als eine Wellenl\u00e4nge des einfallenden Lichts ist. Daher erf\u00e4hrt das Teilchen ein gleichf\u00f6rmiges Feld und es schwingt, wenn die einfallende Welle es durchquert, anstatt die einfallende Welle (bei Resonanzfrequenz) zu reflektieren.<\/p>\n\n\n\n

Als Folge davon steigt die Lichtmenge, die in das Aktivmaterial der Solarzelle eindringt. Diese Leistungssteigerung betrifft nur einen begrenzten Teil des Sonnenspektrums (um die Resonanzfrequenz des Metallpartikels). Der Hauptzweck der Texturierung eines Musters auf der SC-Oberfl\u00e4che besteht darin, die H\u00e4ufigkeit zu erh\u00f6hen, mit der das Sonnenlicht auf die SC-Oberfl\u00e4che zur\u00fcckgeworfen wird (aufgrund mehrfacher Lichtreflexionen innerhalb des Bereichs zwischen den Elementen des Musters).<\/p>\n\n\n\n

Diese Mehrfachreflexionen erh\u00f6hen die Chancen der Lichtabsorption. Dar\u00fcber hinaus k\u00f6nnen Texturierungsmuster zus\u00e4tzliche Vorteile bieten (aufgrund des Brechungsindex-Mittelungseffekts durch das Muster).<\/p>\n\n\n\n

Das \u00fcbergeordnete Ziel dieses City-Forschungsprojekts besteht darin, ein neues einfaches Texturierungsmuster zu entwickeln, um die Absorption von Siliziumsolarzellen \u00fcber den gesamten Sonnenspektrumbereich zu verbessern, ohne die Herstellungskosten zu erh\u00f6hen. Dies nutzt die Leistungssteigerung mehrerer Texturierungsmuster (die verschiedene Teile des Sonnenspektrums beeinflussen) und plasmonischer Metallpartikel und kombiniert sie, um eine Leistungssteigerung \u00fcber einen weiten Wellenl\u00e4ngenbereich zu erreichen.<\/p><\/blockquote>\n\n\n

Quelle<\/h5>\r\n\n\n\n

CITY \/ University of London 2021<\/a><\/p>\n

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