Forscher vereinfachen Kunststoff-Solarzellen
Passende Materialbeigabe steigert Effizienz des amorphen Polymers
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Sonnenlicht wird einfacher nutzbar (Foto: uschi dreiucker, pixelio.de) |
Osaka (pte004/29.01.2018/06:15) Forschern der Osaka University http://www.osaka-u.ac.jp/en ist in Kooperation mit dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung http://mpip-mainz.mpg.de ein Durchbruch gelungen, der Kunststoff-Solarzellen deutlich günstiger machen könnte. Bislang war es bei organischen Polymeren nämlich nötig, mit relativ großem Aufwand eine Kristallisation in dünnen Schichten herbeizuführen. Das Team konnte in einer aktuellen Arbeit zeigen, dass ein geeignet modifiziertes amorphes Polymer für effiziente Zellen geeignet ist.
Löcher besser leiten
Kunststoff-Solarzellen aus organischen Polymeren sind interessant, da sie relativ leicht und günstig sind. Doch noch gibt es gewwisse Hürden. "Konventionelle organische Solarzellen erreichen nun auch gute Effizienz, aber die Polymerschichten in den Geräten erfordern meist eine spezielle Verarbeitung, um eine korrekte Kristallisation sicherzustellen", erklärt Yutaka Ie, Erstautor der in "Advanced Energy Materials" veröffentlichten Arbeit. Das ist ein zusätzlicher Aufwand und somit ein Kostenfaktor in der Fertigung effizienter Solarzellen.
"Wir haben uns auf amorphe Polymermischungen konzentriert, um solche Probleme zu vermeiden", sagt Ie. Dazu hat sich das Team mit dem Transport von Elektronenlöchern befasst. Denn Polymer-Solarzellen funktionieren dadurch, dass durch Licht angeregte Elektronen zu einer Elektrode wandern und die dabei entstehenden Elektronenlöcher zur anderen. Funktioniert letzteres nicht gut, schadet das der Effizienz. Eben das war bei einem amorphen Polymer, mit dem die Forscher arbeiten, der Fall. Das Team konnte nun zeigen, dass durch Beigabe einer zusätzlichen Materialkomponente die Lochleitfähigkeit deutlich steigt und damit auch Solarenergie-Umwandlungsleistung.
Einfache Produktion denkbar
"Diese Zellen fertigen zu können, ohne dabei so genau auf die Kristallstruktur der Polymer-Schichten achten zu müssen, könnte uns ermöglichen, die Geräte mit einfachen Druckmethoden massenzufertigen", meint Yoshio Aso, Chemieprofessor an der Osaka University. Eben das wäre wohl ein entscheidender Durchbruch für organische Polymer-Solarzellen. "Das sollte die Kosten deutlich senken und zu einer viel breiteren Annahme führen."
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