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 Graduiertenschule HyPerCells entwickelt hocheffiziente Perowskit- Dünnschichtsolarzelle
17.08.2017 | Universität Potsdam

nachricht Lasersensoren LAH-G1 – Optische Abstandssensoren mit Messwertanzeige
15.08.2017 | WayCon Positionsmesstechnik GmbH

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: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

International führende Informatiker in Paderborn

21.08.2017 | Veranstaltungen

Wissenschaftliche Grundlagen für eine erfolgreiche Klimapolitik

21.08.2017 | Veranstaltungen

DGI-Forum in Wittenberg: Fake News und Stimmungsmache im Netz

21.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Im Neptun regnet es Diamanten: Forscherteam enthüllt Innenleben kosmischer Eisgiganten

21.08.2017 | Physik Astronomie

Ein Holodeck für Fliegen, Fische und Mäuse

21.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Institut für Lufttransportsysteme der TUHH nimmt neuen Cockpitsimulator in Betrieb

21.08.2017 | Verkehr Logistik