Ein Sprung nach vorne für Kunststoffsolarzellen

Eine rekordverdächtige Polymersolarzelle von Forschern der University of California in Los Angeles wandelt 10,6 Prozent der Energie des Sonnenlichts in Strom um. Die Leistung der Zelle übertrifft den bisherigen Rekord von 8,6 Prozent, der im Juli letzten Jahres von derselben Gruppe aufgestellt wurde.

Polymersolarzellen sind flexibel, leicht und potenziell kostengünstig, aber ihre Leistung hinkt der konventioneller Zellen aus anorganischen Materialien wie Silizium hinterher. Das Ziel der Forscher, angeführt von Um Kontakt mit Yang aufzunehmen , Professor für Materialwissenschaften und -technik an der UCLA, soll eine Polymersolarzelle herstellen, die mit Dünnschicht-Siliziumzellen konkurrieren kann. Yangs rekordverdächtige Zelle, ermöglicht durch ein neues photovoltaisches Polymer, das von einem japanischen Unternehmen entwickelt wurde, Sumitomo Chemical , ist ein Zeichen dafür, dass Forscher immer besser darin werden, Solarzellen aus diesen heiklen Materialien herzustellen.

Die neue Kunststoffsolarzelle kombiniert zwei Schichten, die mit unterschiedlichen Lichtbändern arbeiten – ein Polymer, das mit sichtbarem Licht arbeitet, und eines, das mit Infrarotlicht arbeitet. Das Sonnenspektrum ist sehr breit, vom nahen Infrarot über das Infrarot bis zum Ultraviolett, und eine einzelne Solarzellenkomponente kann nicht alles können, sagt Yang.



Die besten anorganischen Solarzellen sind auch mehrschichtige Bauelemente, aber die Herstellung von mehrschichtigen organischen Solarzellen war schwierig. Polymere können aus einer Lösung gedruckt werden, wie Druckfarbe auf Papier, was sowohl ein Hauptvorteil der Technologie als auch eine Haftung ist, sagt Alan Heeger , der 2000 den Nobelpreis für seine Mitentdeckung leitfähiger Polymere erhielt. Es gibt keine hohen Temperaturen, und die Herstellung ist einfach, sagt er. Es ist jedoch schwierig, die richtigen Lösungsmittel herauszufinden, um jede Schicht in einer Zelle zu drucken, ohne in die darunter liegende zu bluten. Je mehr Schichten, desto komplexer wird das Problem. Die Abstimmung der elektrischen Eigenschaften jeder Schicht ist ebenfalls eine Herausforderung, ebenso wie deren Verbindung.

Yang will eine Polymersolarzelle mit einem Wirkungsgrad von 15 Prozent herstellen. Er stellt fest, dass die Effizienzzahlen normalerweise um etwa ein Drittel sinken, wenn Solarzellen aus dem Labor genommen und in funktionsfähigen Modulen verkauft werden. Eine Polymersolarzelle, die im Labor mit 15 Prozent Wirkungsgrad getestet wird, wird wahrscheinlich ein Modul mit 10 Prozent Wirkungsgrad herstellen, von dem Yang glaubt, dass es gut genug ist, um mit Dünnschicht-Silizium-Solarzellen zu konkurrieren.

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