Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Lichtausbreitung in Solarzelle sichtbar gemacht

26.11.2014

Wie kann man Licht, das in einer Solarzelle eingefangen ist, experimentell untersuchen?

Mittels eines Tricks ist es Jülicher Wissenschaftlern gelungen, einen direkten Blick auf die Lichtausbreitung innerhalb der Solarzelle zu werfen. Die Photovoltaik-Forscher beschäftigen sich mit periodischen Nanostrukturen, die den normalerweise nur schwach absorbierten Anteil des Sonnenlichts effizient einfangen.

Bis vor kurzem ließ sich der Lichteinfang innerhalb solcher periodisch nanostrukturierten Solarzellen nur mit indirekten Methoden analysieren, da das eingefangene Licht von außen eigentlich nicht sichtbar ist. Dass es sich trotzdem nachverfolgen lässt, liegt am quantenmechanische Tunneleffekt des Lichtes.

Dieser erlaubt es, dass Licht aus der Solarzelle nach draußen dringen kann, sobald eine lichtleitende Komponente in die unmittelbare Nähe der Oberfläche der Solarzelle gebracht wird. Über eine Glasfaserspitze konnten die Forscher mittels der sogenannten optischen Nahfeld-Mikroskopie daher das Licht messen, das eigentlich in der Solarzelle gefangen ist.

Der Lichteinfang spielt insbesondere eine wichtige Rolle bei der Optimierung von Dünnschicht-Solarzellen. Diese sind einfacher und mit geringerem Materialienaufwand herzustellen, besitzen aber derzeit noch einen schlechteren Wirkungsgrad als herkömmliche, kristalline Solarzellen.

Die Schicht, in der die Energiewandlung stattfindet, ist nur rund ein Tausendstel Millimeter dick. Längere Wellenlängen im Infrarotbereich werden bei direkter Einstrahlung daher nur schlecht absorbiert.

Mit periodisch nanostrukturierten Kontaktgrenzflächen lässt sich die Absorption des einfallenden Lichtes verbessern. Diese Grenzflächen koppeln einfallendes Licht in die dünne Siliziumschicht ein.

Mithilfe der neuen Messmethode konnten die Wissenschaftler vom Jülicher Institut für Energie- und Klimaforschung zeigen, dass ein direkter Zusammenhang zwischen der Beschaffenheit der Nanostruktur, der Absorption bestimmter Wellenlängen des Lichtes und insbesondere der Effizienz der Solarzellen besteht. Der in der Fachzeitschrift Nano Letters vorgestellte Ansatz eröffnet auch für die Erforschung verwandter nano-optischer Bauelemente eine Vielzahl neuer Möglichkeiten.

Originalpublikation:
Ulrich W. Paetzold, Stephan Lehnen, Karsten Bittkau, Uwe Rau, Reinhard Carius: Nanoscale Observation of Waveguide Modes Enhancing the Efficiency of Solar Cells. Nano Letters 11/2014; 14(11): 6599-6605. DOI: 10.1021/nl503249n
http://pubs.acs.org/doi/pdfplus/10.1021/nl503249n

Institut für Energie- und Klimaforschung, Bereich Photovoltaik (IEK-5):
http://www.fz-juelich.de/iek/iek-5/DE/Home/home_node.html

Erhard Zeiss | Forschungszentrum Jülich

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Wärme in Strom: Thermoelektrische Generatoren aus Nanoschichten
16.03.2017 | Universität Duisburg-Essen

nachricht Flüssiger Treibstoff für künftige Computer
15.03.2017 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise