Organische Solarzellen: Neues Polymer steigert Wirkungsgrad

Quantenphysikalischer Prozess zeigt, wie bisher ungenutze elektrische Ladungen die Stromerzeugung erhöhen können
Tinte für organische Solarzellen: Neue Zusätze können Wirkungsgrad steigern
Tinte für organische Solarzellen: Neue Zusätze können Wirkungsgrad steigern
© Yeechi Chen/UW
Cambridge (Großbritannien )/Seattle (USA) - Sonnenlicht erzeugt in organischen Solarzellen weitaus mehr elektrische Ladungen als bisher für die Stromerzeugung genutzt werden. Nun konnten britische und amerikanische Wissenschaftler dieses Problem mit einem neuen Zusatz teilweise aus dem Weg räumen. Wie sie in der Fachzeitschrift „Nature“ berichten, könnte ihre Methode den Wirkungsgrad von organischen Solarzellen deutlich steigern helfen. Diese Forschung hat ein klares Ziel: Flexible und günstig zu produzierende organische Module sollen die Effizienz von starren Solarmodulen auf Siliziumbasis von deutlich über 20 Prozent erreichen.

„Diese Materialien können gedruckt werden wie Druckerschwärze auf Zeitungen und zu rollbaren Solarfilmen vergleichbar mit Plastikfolie führen“, sagt David Ginger von der University of Washington in Seattle. Mit seinen Kollegen vom Cavendish Laboratory an der University of Cambridge entschlüsselte er, wie die Effizienz dieser organischen Solarzellen über die genaue Analyse quantenphysikalischer Prozesse gesteigert werden könnte. Dazu fügten sie ein neues Polymer, aufgebaut aus Kohlenstoff, Schwefel, Stickstoff und Wasserstoff, zu heute schon verwendeten lichtaktiven Materialien hinzu. Dieser Zusatz beeinflusste die Ausrichtung der Spins von Elektronen. So konnte ein sogenannter Triplett-Zustand wieder in freie elektrische Ladungen für die Stromgewinnung umgewandelt werden. Bisher ging die Energie in diesem Zustand ungenutzt verloren, da er ausschließlich zu einer Wiedervereinigung von Elektronen und Elektronenlöchern führte. Dieser Kanal der Rekombination ließ sich erfolgreich unterdrücken.

Die exakte Untersuchung von Spinzuständen in organischen Solarzellen ist ein wichtiger Schritt, um mit geeigneten Zusätzen die Effizienz von organischen Solarzellen zu erhöhen. In weiteren Versuchen mit nutzbaren Solarmodulen muss diese Methode allerdings noch zeigen, wie groß die Steigerung der Wirkungsgrade tatsächlich ausfallen können. Grundsätzlich belegt diese Studie, dass das Potenzial von Solarzellen noch lange nicht ausgereizt ist und – zumindest für organische Solarzellen – eine Verdopplung der Wirkungsgrade und damit eine wirtschaftlichere Stromgewinnung durchaus erreichbar ist.

© Wissenschaft aktuell


 

Home | Über uns | Kontakt | AGB | Impressum | Datenschutzerklärung
© Wissenschaft aktuell & Scientec Internet Applications + Media GmbH, Hamburg