{"id":97610,"date":"2024-02-21T09:52:29","date_gmt":"2024-02-21T08:52:29","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=97610"},"modified":"2024-03-04T14:31:02","modified_gmt":"2024-03-04T13:31:02","slug":"paderborner-physiker-entwickeln-neue-solarzelle","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/paderborner-physiker-entwickeln-neue-solarzelle\/","title":{"rendered":"Paderborner Physiker entwickeln neue Solarzelle"},"content":{"rendered":"\n

Physiker der Universit\u00e4t Paderborn haben mithilfe von komplexen Computersimulationen ein neues Design f\u00fcr deutlich effizientere Solarzellen als bislang verf\u00fcgbar entwickelt. <\/p>\n\n\n\n

Verantwortlich f\u00fcr die Steigerung des Wirkungsgrads ist eine d\u00fcnne Schicht aus organischem Material, sogenanntes Tetracen. Die Ergebnisse wurden jetzt in dem renommierten Fachmagazin \u201ePhysical Review Letters\u201c ver\u00f6ffentlicht.<\/p>\n\n\n

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\"Universit\u00e4t<\/a>
Universit\u00e4t Paderborn, Besim Mazhiqi: (V.l.n.r.) Die Autoren Prof. Dr. Uwe Gerstmann, Dr. Marvin Krenz und Prof. Dr. Wolf Gero Schmidt mit ihrem Poster zum Energietransport in der Solarzelle. <\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

\u201eDie j\u00e4hrliche Energie der Sonneneinstrahlung auf der Erde betr\u00e4gt \u00fcber eine Trillion Kilowattstunden und \u00fcbersteigt den weltweiten Energiebedarf damit um mehr als das 5000-fache. Die Photovoltaik, also die Stromgewinnung aus Sonnenlicht, bietet demnach ein gro\u00dfes und noch weitgehend ungenutztes Potenzial f\u00fcr die Versorgung mit sauberer und erneuerbarer Energie. Daf\u00fcr genutzte Silizium-Solarzellen dominieren derzeit den Markt, haben aber Effizienzgrenzen\u201c, erkl\u00e4rt Prof. Dr. Wolf Gero Schmidt, Physiker und Dekan der Fakult\u00e4t f\u00fcr Naturwissenschaften<\/a> an der Universit\u00e4t Paderborn. Ein Grund daf\u00fcr: Die Energie kurzwelliger Strahlung wird zum Teil nicht in Strom, sondern in unerw\u00fcnschte W\u00e4rme umgewandelt.<\/p>\n\n\n\n

Schmidt erkl\u00e4rt: \u201eUm den Wirkungsgrad zu steigern, kann man die Silizium-Solarzelle mit einer organischen Schicht versehen, beispielsweise aus dem Halbleiter Tetracen. In dieser Schicht wird kurzwelliges Licht absorbiert und in hochenergetische elektronische Anregungen, sogenannte Exzitonen, umgewandelt. Diese Exzitonen zerfallen im Tetracen in jeweils zwei niederenergetische Anregungen. Wenn es gelingt, diese Anregungen in die Silizium-Solarzelle zu \u00fcbertragen, k\u00f6nnen sie dort effizient in elektrischen Strom umgewandelt werden und steigern die Gesamtausbeute an nutzbarer Energie.\u201c<\/p>\n\n\n\n

Entscheidender Durchbruch f\u00fcr schnellen Energietransfer<\/h4>\n\n\n\n

Der Anregungstransfer von Tetracen in das Silizium wird vom Team um Schmidt mittels komplexer Computersimulationen am \u201ePaderborn Center for Parallel Computing<\/a>\u201c (PC2), dem Hochleistungsrechenzentrum der Universit\u00e4t, untersucht. Dabei gelang jetzt ein entscheidender Durchbruch: In einer gemeinsamen Arbeit mit Dr. Marvin Krenz und Prof. Dr. Uwe Gerstmann, beide ebenfalls von der Universit\u00e4t Paderborn, haben die Wissenschaftler gezeigt, dass spezielle Defekte in Form nicht abges\u00e4ttigter chemischer Bindungen an der Grenzfl\u00e4che zwischen dem Tetracenfilm und der Solarzelle den Exzitonentransfer dramatisch beschleunigen. Schmidt: \u201eSolche St\u00f6rstellen entstehen bei der Desorption von Wasserstoff und verursachen elektronische Grenzfl\u00e4chenzust\u00e4nde mit fluktuierender Energie. Diese Fluktuationen transportieren die elektronischen Anregungen vom Tetracen wie ein Fahrstuhl ins Silizium.\u201c<\/p>\n\n\n\n

Eigentlich gehen solche \u201eDefekte\u201c in Solarzellen mit Energieverlusten einher. Umso erstaunlicher sind die Ergebnisse des Physikertrios: \u201eIm Fall der Silizium-Tetracen-Grenzfl\u00e4che sind die St\u00f6rstellen essenziell f\u00fcr den schnellen Energietransfer. Die Ergebnisse unserer Computersimulationen sind wirklich \u00fcberraschend. Dar\u00fcber hinaus liefern sie pr\u00e4zise Hinweise f\u00fcr das Design eines neuen Typs von Solarzellen mit deutlich erh\u00f6htem Wirkungsgrad\u201c, h\u00e4lt der Physiker fest.<\/p>\n\n\n\n

Die Studie<\/a> ist online aufrufbar.<\/p>\n\n\n

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

Universit\u00e4t Paderborn 2024<\/a><\/p>\n

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