Hochleistungs-Silizium-Solarzelle super dünn
Hypereinheitliches Waben-Design realisiert - Nanostrukturierte Oberfläche steigert Wirkungsgrad
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Lichtspiele auf der nanostrukturierten Oberfläche (Foto: surrey.ac.uk) |
Guildford (pte002/31.03.2022/06:05)
Eine nur einen Mikrometer dünne Silizium-Solarzelle mit nanostrukturierter Oberfläche haben Forscher der University of Surrey http://surrey.ac.uk entwickelt und damit deren Wirkungsgrad um 25 Prozent verbessert. "Eine der Herausforderungen bei der Arbeit mit Silizium besteht darin, dass fast ein Drittel des Lichts direkt reflektiert wird, also für die Stromerzeugung nicht nutzbar ist. Eine strukturierte Schicht über dem Silizium verhindert das", sagt Forschungsleiter Marian Florescu vom Advanced Technology Institute (ATI) der Universität.
Rekord von 2017 gebrochen
Als besonders erfolgreich erwies sich das ungeordnete, aber hypereinheitliche Waben-Design. Ein ähnliches Muster findet sich in der Natur im Design von Schmetterlingsflügeln und Vogelaugen. Es sorgt dafür, das Licht, das aus beliebigen Winkeln einstrahlt, fast komplett absorbiert wird. Im Labor hat das Team Absorptionsraten von 26,3 Milliampere pro Quadratzentimeter erreicht - 25 Prozent mehr als beim bisherigen Rekord von 19,72 Milliampere pro Quadratzentimeter aus dem Jahr 2017. Der Wirkungsgrad lag bei 15 Prozent, doch die Forscher glauben, mindestens 21 Prozent zu erreichen. Damit käme die ultradünne Zelle in den Effizienzbereich heutiger kristalliner Siliziumzellen.
"Ultradünne Solarzellen haben ein gewaltiges Potenzial. Angesichts ihres geringen Gewichts werden sie beispielsweise im Weltraum besonders nützlich sein und könnten neue außerirdische Projekte realisierbar machen", so Florescu. Zudem könnten die Kosten wegen des geringen Materialverbrauchs gesenkt werden, ebenso der Energieeinsatz - Siliziumkristalle herzustellen, erfordert hohe Temperaturen. Sie könnten auch die Stromversorgung im Bereich Internet der Dinge erleichtern und den Bau von Gebäuden ermöglichen, die sich selbst mit Strom versorgen. Auch andere Branchen, in denen Licht-Management und Oberflächentechnik von Bedeutung sind, könnten von den Nanostrukturen profitieren, etwa die Fotoelektrochemie, Festkörperlichtemission und Fotodetektoren.
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