Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Jenseits der Farben des Regenbogens

19.04.2016

Ternäre Halbleiter-Nanostrukturen erweitern den nutzbaren Spektralbereich des Sonnenlichts von Solarzellen auf den UV- und Infrarotbereich

Nur grob die Hälfte des Sonnenlichtspektrums nutzen die derzeit gängigen Solarzellen aus kristallinem Silizium für die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie. Auf der Suche nach effektiveren Systemen haben chinesische Wissenschaftler jetzt drei sulfidische Halbleitermaterialien zu einem nanostrukturierten Hybridsystem kombiniert.


Bauweise der Halbleiter-Nanostruktur

(c) Wiley-VCH

Wie sie in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten, wandelt dieses System das volle Sonnenlichtspektrum vom ultravioletten bis zum nahinfraroten Spektralbereich in Elektrizität um. Diese Neuentwicklung markiert eine neue Ebene auf dem Weg zu effizienteren Solaranlagen.

Das derzeit in Solarzellen hauptsächlich verwendete kristalline Silizium deckt effektiv nur den sichtbaren Bereich des Sonnenlichtspektrums ab. Andere Halbleitermaterialien erreichen weitere Spektralregionen, aber die ideale Photozelle sollte kontinuierlich im gesamten Strahlungspektrum vom Ultravioletten bis zum Infraroten die Strahlung aufnehmen und umwandeln können.

Shu-Hong Yu und Jun Jiang von der University of Science and Technology in Hefei (China) und ihre Mitarbeiter haben nun ein nanostrukturiertes Halbleitersystem entwickelt, das effektiv ultraviolettes, sichtbares und nahinfrarotes Licht absorbiert. Dieses Ternärhybrid aus Zink-, Cadmium und Kupfersulfid hat die Form von winzigen, strukturierten Stäbchen und weist eine ideale Anordnung der Bandlücken auf, um die durch Licht erzeugten Ladungsträger effektiv zu sammeln und weiterzuleiten.

Auf Nanostäben aus Zinksulfid ordneten die Wissenschaftler Cadmiumsulfidhüllen wie Perlen auf einer Kette an. Das Zinksulfid absorbiert dabei das UV-Licht, während das Cadmiumsulfid den Bereich des sichtbaren Lichts abdeckt.

Für die IR-Absorption wählten die Wissenschaftler als dritte Komponente fehlstellenbehaftete Kupfersulfidkristalle, die im nahen Infrarot eine besondere Absorptionsart aufweisen: die Oberflächen-Plasmonenresonanz. "Diese Heteronanostäbe absorbieren quer über fast den gesamten Spektralbereich der Sonnenenergie", berichten die Wissenschaftler über ihr Ergebnis.

Die Leistungsfähigkeit der Nanostäbe testeten Yu und seine Mitarbeiter in der elektrochemischen Wasserspaltung. Unter Beleuchtung im gesamten Spektralbereich entwickelten die Elektroden einen deutlichen Photostrom: der erste experimentelle Hinweis auf ein funktionierendes Photovoltaiksystem. Die große Errungenschaft dieser Arbeit ist jedoch die perfekte Justierung der empfindlichen Kontaktstellen zwischen den verschiedenen Halbleitermaterialien.

Die Kontakte ordnen die jeweiligen Energielücken der drei Halbleiterkristalle so an, dass das Material die Photoelektronen effizient sammeln und weiterleiten kann.

"Durch eine solche gestaffelte Anordnung werden die photoerzeugten Elektronen und Löcher in der ternären hybriden Nanostruktur effektiv voneinander getrennt", berichten die Autoren. Obwohl weitere Experimente nötig sind, weist dieses System auf effizientere Solarzellen hin, die auch jenseits der Farben des Regenbogens operieren.

Angewandte Chemie: Presseinfo 13/2016

Autor: Shu-Hong Yu, University of Science and Technology of China, http://staff.ustc.edu.cn/~yulab/

Link zum Originalbeitrag: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201601865

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany.

Weitere Informationen:

http://presse.angewandte.de

Dr. Renate Hoer | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Feinste organische Partikel in der Atmosphäre sind häufiger glasartig als flüssige Öltröpfchen
21.04.2017 | Max-Planck-Institut für Chemie

nachricht Darmflora beeinflusst das Altern
21.04.2017 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Immunzellen helfen bei elektrischer Reizleitung im Herzen

Erstmals elektrische Kopplung von Muskelzellen und Makrophagen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Publikation am 20. April 2017 in Cell

Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Krankheitserregern und bei der...

Im Focus: Tief im Inneren von M87

Die Galaxie M87 enthält ein supermassereiches Schwarzes Loch von sechs Milliarden Sonnenmassen im Zentrum. Ihr leuchtkräftiger Jet dominiert das beobachtete Spektrum über einen Frequenzbereich von 10 Größenordnungen. Aufgrund ihrer Nähe, des ausgeprägten Jets und des sehr massereichen Schwarzen Lochs stellt M87 ein ideales Laboratorium dar, um die Entstehung, Beschleunigung und Bündelung der Materie in relativistischen Jets zu erforschen. Ein Forscherteam unter der Leitung von Silke Britzen vom MPIfR Bonn liefert Hinweise für die Verbindung von Akkretionsscheibe und Jet von M87 durch turbulente Prozesse und damit neue Erkenntnisse für das Problem des Ursprungs von astrophysikalischen Jets.

Supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien sind eines der rätselhaftesten Phänomene in der modernen Astrophysik. Ihr gewaltiger...

Im Focus: Deep inside Galaxy M87

The nearby, giant radio galaxy M87 hosts a supermassive black hole (BH) and is well-known for its bright jet dominating the spectrum over ten orders of magnitude in frequency. Due to its proximity, jet prominence, and the large black hole mass, M87 is the best laboratory for investigating the formation, acceleration, and collimation of relativistic jets. A research team led by Silke Britzen from the Max Planck Institute for Radio Astronomy in Bonn, Germany, has found strong indication for turbulent processes connecting the accretion disk and the jet of that galaxy providing insights into the longstanding problem of the origin of astrophysical jets.

Supermassive black holes form some of the most enigmatic phenomena in astrophysics. Their enormous energy output is supposed to be generated by the...

Im Focus: Neu entdeckter Exoplanet könnte bester Kandidat für die Suche nach Leben sein

Supererde in bewohnbarer Zone um aktivitätsschwachen roten Zwergstern gefunden

Ein Exoplanet, der 40 Lichtjahre von der Erde entfernt einen roten Zwergstern umkreist, könnte in naher Zukunft der beste Ort sein, um außerhalb des...

Im Focus: Resistiver Schaltmechanismus aufgeklärt

Sie erlauben energiesparendes Schalten innerhalb von Nanosekunden, und die gespeicherten Informationen bleiben auf Dauer erhalten: ReRAM-Speicher gelten als Hoffnungsträger für die Datenspeicher der Zukunft.

Wie ReRAM-Zellen genau funktionieren, ist jedoch bisher nicht vollständig verstanden. Insbesondere die Details der ablaufenden chemischen Reaktionen geben den...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungen

Baukultur: Mehr Qualität durch Gestaltungsbeiräte

21.04.2017 | Veranstaltungen

Licht - ein Werkzeug für die Laborbranche

20.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Intelligenter Werkstattwagen unterstützt Mensch in der Produktion

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Forschungszentrum Jülich auf der Hannover Messe 2017

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungsnachrichten