Graphen als Baustoff der Solarzelle 3.0

Foto: AlexanderAlUS/CC BY-SA3.0

Solarzellen 3.0: Forscher am spanischen Institut für Photonik (ICFO) experimentieren mit neuartigen Solarzellen aus Graphen. Die wabenartige Kohlenstoff-Struktur kann aus einfallendem Licht deutlich mehr Strom erzeugen als alle bislang bekannten Technologien. 60 Prozent Effizienz sind damit keine Utopie mehr, freuen sich die Wissenschaftler in Ihrer jüngsten Forschung-Publikation in Nature Physics.

Eigentlich befassten sich die Forscher mit der besseren Lichtausbeute um Fotokameras, medizinische Sensoren oder Nachtsichtgeräte zu verbessern. Dabei erkannten sie jedoch, dass Graphen besonders viel versprechende Qualitäten für die Nutzung bei der Umwandlung von Licht in Energie besitzt.

 

Stromausbeute der Solarzelle theoretisch verdoppeln

 

Bislang bestehen Solarzellen meist aus Silizium oder Gallium-Arsen-Verbindungen. Im Fachblatt MIT Technology Review beschreiben sie nun die weit besseren Möglichkeiten, wie das zweidimensionale Kohlenstoffgitter des Graphens Elektronen erzeugt. Es kann nämlich nicht nur jeweils ein Elektron pro absorbiertem Photon freisetzen, sondern mehrere. Diese erzeugen dann den Strom.

Foto: MIT

Den Effekt hat der Leiter der Forschungsgruppe am ICFO, Frank Koeppens, bislang nur theoretisch vermutet. Nun schreibt er, „haben unsere Versuche den ersten experimentellen Beweis erbracht“.

 

Kurz vor Entwicklung der Solarzellen dritter Generation

 

Nun glauben die Wissenschaftler, dass sie kurz vor der Entwicklung von Solarzellen der dritten Generation stehen. Sie sollen die physikalischen Grenzen bisheriger Module sprengen: „Heutige Zellen erreichen theoretisch rund 30 Prozent Stromausbeute aus einfallendem Licht“, sagt Koeppens, „nun ist eine doppelte Ausbeute möglich.“

Solche Dimensionen wollen Forscher um Andrea Ferrari von der University of Cambridge mit Hilfe von Nano-Röhrchen aus Kohlenstoff erreichen. Außerdem sagt Ferrari, könnten Graphen-Strukturen alle erdenklichen Wellenlängen des einfallenden Lichts verarbeiten und daraus Strom produzieren. „Das schafft kein bislang sonst bekanntes Material.“

 

 

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