Forschung -

Effizienz von organischen Solarzellen gesteigert

Bisherige organische Solarzellen enthalten Fullerene. Diese nehmen sichtbares Licht nur schlecht auf, benötigen in der Herstellung viel Energie und sind nicht sehr stabil. Neue Materialien schaffen Abhilfe. 

Anders als herkömmliche Siliziumprodukte nutzen organische Solarzellen keine Halbleiterkristalle, sondern spezielle Kohlenwasserstoffverbindungen. Hinsichtlich ihrer Leistung sind sie den Siliziumpanels zwar noch unterlegen, doch sowohl die Materialien als auch das Herstellungsverfahren sind günstig und die Licht absorbierenden Schichten nur etwa 100 nm dick. Das ermöglicht transparente Solarmodule in Fensterflächen oder flexible, in Kleidung integrierte Stromerzeuger.

Um die durch das Licht freigesetzten Elektronen zu extrahieren, wird das Material mit Fullerenen angereichert: hohlen, in sich geschlossenen Molekülen aus 60 oder 70 Kohlenstoffatomen in Fußballform. Fullerene nehmen sichtbares Licht allerdings nur schlecht auf, sind vergleichsweise energieintensiv in der Herstellung und nicht sehr stabil.

Zusammen mit einem internationalen Team hat die Photovoltaikforscherin Dr. Derya Baran vom Institut für Energie- und Klimaforschung des Forschungszentrums Jülich und dem Imperial College London nach neuen Materialen für organische Solarzellen gesucht.

Sie präsentierten ein neues Solarzellenmaterial aus drei verschiedenen Molekülen – einem Polymer und zwei kleinen Molekülen als Elektronenakzeptoren. Es übertrifft in seiner Leistung Mischungen mit nur einer Art von Akzeptormolekül. Darüber hinaus erlauben die verwendeten Moleküle die Nutzung von stabileren Polymeren, die außerdem einfach zu produzieren sind. Das senkt die Herstellungskosten. Der Wirkungsgrad von Solarzellen aus dem neuen Material übersteigt mit 7,7 % den von Fulleren-haltigen Zellen mit dem gleichen Polymer bei weitem und lässt sich bei Verwendung von komplexeren Polymeren auf bis zu 11 % steigern.

Außerdem können die Fulleren-freien Materialien einen großen Teil des Lichtspektrums in elektrische Energie umwandeln. Ihre Energieausbeute pro Photon – einer der wichtigsten Qualitätsfaktoren von Solarzellen – ist höher als in Fulleren-haltigen organischen Solarzellen.

Firmeninformationen
© elektronikinformationen.de 2020 - Alle Rechte vorbehalten