Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Winzige Stäbchen für mehr Solarstrom

15.09.2011
Nanostäbe aus Fullerenen verbessern den Wirkungsgrad von Polymer-Solarzellen

Ein großes Hindernis auf dem Weg zur Solarenergie ist der bisher noch viel zu hohe Preis für Solarzellen aus anorganischen Halbleitermaterialien. Solarzellen auf der Basis halbleitender Polymere sind dagegen kostengünstig, leicht, dünn und biegsam – bisher aber von ihrem Wirkungsgrad her noch nicht effektiv genug.

Ein Team aus Taiwan um Chain-Shu Hsu (National Chaio Tung University) und Yuh-Lin Wang (Academia Sinica) stellt nun in der Zeitschrift Angewandte Chemie einen neuen Ansatz vor, der die Effektivität polymerbasierter Solarzellen mit Fulleren-Nanostäbchen deutlich erhöht.

In der photoaktiven Schicht einer Solarzelle setzt die Lichtenergie Elektronen frei. An der Stelle bleibt eine positiv geladene Fehlstelle, ein positiv geladenes „Loch“. Elektronen und Löcher müssen rasch und effektiv voneinander getrennt werden, sonst rekombinieren sie wieder und mindern so die Leistung der Solarzelle. Wie effektiv eine Solarzelle arbeitet, hängt also auch davon ab, wie gut die entstandene Ladung abgeführt und zu den Elektroden geleitet wird.

In Polymer-Solarzellen lässt sich eine effizientere Ladungstrennung erzielen, indem so genannte Akzeptoren zugegeben werden, die Elektronen aufnehmen, z.B. Fullerene. Ein vielversprechendes Konzept ist es, die Akzeptormoleküle in eine ungeordnete Matrix aus photoaktiven Polymerketten einzubetten. Die Grenzfläche zwischen beiden Komponenten erstreckt sich hierbei über die gesamte Schicht. Daher wird dieser Aufbau als „Bulk-Hetero-Kontakt“ bezeichnet. Nach der Ladungstrennung befinden sich die Elektronen und die Löcher in unterschiedlichen molekularen Systemen, die sie dann selektiv zu den einander gegenüber liegenden Elektroden transportieren.

Das Problem ist, dass die beiden Materialien nicht gleichmäßig verteilt sind. Die Wegstrecken für die Ladungen sind daher ungeordnet, sodass Löcher und Elektronen leicht aufeinander treffen können. Zudem treten ladungsisolierte Inseln auf. Die Lösung wäre ein „geordneter Bulk-Hetero-Kontakt“, eine periodische Struktur aus vertikal ausgerichteten ineinander ragenden Bereichen beider Materialien. Hier hätten Elektronen und Löcher gerade Wege, die sich nicht kreuzen. Allerdings ließ sich bisher keine effektiv arbeitende Photoschicht nach diesem Prinzip herstellen, da die Komponenten nicht molekular vermischt sind und die Wege für die Elektronen damit zu weit, um eine effektive Ladungstrennung zu gewährleisten.

Die taiwanesischen Forscher hatten die Idee, beide Bauprinzipien miteinander zu kombinieren. Mit einem Nano-Gussverfahren stellten sie eine Schicht vertikal geordneter Nanostäbe aus einem quervernetzbaren polymeren Fulleren-Material her. Die Zwischenräume wurden mit einer Mischung aus einem photoaktiven Polymer und einem Fulleren aufgefüllt. Diese Schicht sorgt für eine effektive Ladungstrennung, die Verzahnung mit den Fulleren-Nanostäben für einen geordneten und damit effektiven Abtransport der Ladungen. Solarzellen mit dieser neuartigen Kombi-Photoschicht sind stabil und erzielen erstaunlich hohe Wirkungsgrade.

Angewandte Chemie: Presseinfo 35/2011

Autor: Chain-Shu Hsu, National Chiao Tung University, Hsin-Chu (Taiwan), http://www.ac.nctu.edu.tw/people/bio.php?PID=33

Angewandte Chemie, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201103782

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany

Dr. Renate Hoer | idw
Weitere Informationen:
http://presse.angewandte.de/
http://www.ac.nctu.edu.tw/people/bio.php?PID=33

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Auf der molekularen Streckbank
24.02.2017 | Technische Universität München

nachricht Sicherungskopie im Zentralhirn: Wie Fruchtfliegen ein Ortsgedächtnis bilden
24.02.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

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: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie