Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nanodrähte ermöglichen günstige Solarzellen

21.01.2013
Forscher erreichen gute Effizienz bei geringem Materialverbrauch

Forschern an der Universität Lund ist es gelungen, eine Solarzelle aus Indiumphosphid-Nanodrähten zu fertigen, die 13,8 Prozent Effizienz bietet. Der Clou dabei ist, dass die Drähte nur knapp ein Achtel der Oberfläche bedecken und der Materialverbrauch entsprechend gering ausfällt. Zudem ist denkbar, auf der freien Fläche Nanodrähte aus anderen Materialen zu nutzen, um insgesamt eine noch höhere Ausbeute zu erzielen.


Nanodrähte: Wald unter dem Mikroskop (Foto: Wallentin et al.)

Ein weiterer potenzieller Vorteil der aktuell im Magazin Science beschriebenen Entwicklung ist, dass derartige Solarzellen breit einsetzbar sein könnten. "Uns schwebt vor, die Nanodrähte in ein biegsames Substrat einzubetten", erklärt Magnus Borgström, Halbleiterphysiker in Lund, gegenüber pressetext. Dafür sei zwar noch einige Entwicklungsarbeit nötig, doch könnten solche Zellen noch nie dagewesene Flexibilität bieten, da auch die Nanodrähte selbst sehr flexibel sind.

Kleine Drähte, große Wirkung

Seit einigen Jahren arbeiten Forscher rund um die Welt, unter anderem im Auftrag der NASA, an Nanodraht-Solarzellen, konnten bislang aber nicht einmal zehn Prozent Effizienz erreichen. Dem Team in Lund ist auf diesem Gebiet also ein Durchbruch gelungen. Bei seiner Entwicklung entsteht ein Wald aus vier Mio. Nanodrähten pro Quadratmillimeter. Wichtig ist dabei, dass die einzelnen Drähte einen ganz bestimmten, optimalen Durchmesser haben. "Die hohe Effizienz kommt durch resonante Lichtabsorption in dieser Geometrie zustande, wobei die Nanodrähte als Antennen fungieren", so Borgström.

Den Forschern zufolge kann die Nanodraht-Entwicklung etwa so viel Strom produzieren wie eine Dünnschicht-Solarzelle aus dem gleichen Material. Dabei bedecken die Drähte aber nur zwölf Prozent der Fläche. Genau das ist auch ein Vorteil gegenüber klassischen Silizium-Flachzellen, an deren Wirkungsgrad die Neuentwicklung zwar beinahe, aber noch nicht ganz herankommt. Von Mehrfachsolarzellen, die bald über 50 Prozent Effizienz erreichen sollen (pressetext berichtete: http://pressetext.com/news/20130115016 ), ist man ohnehin noch weit entfernt. Doch das soll sich ändern.

Potenzial durch Drahtkombination

"Wir streben eine Mehrfach-Technologie an, der das axiale Design der Nanodrähte das Tor öffnet", betont Borgström. Da die Indiumphosphid-Drähte in der aktuellen Zelle nur ein Achtel der Oberfläche bedecken, wäre genug Platz für Nanodrähte aus anderen Materialien, die genau wie bei klassischen Mehrfachsolarzellen Licht anderer Wellenlängen absorbieren und so die Stromausbeute weiter steigern. Die Forscher gehen davon aus, dass solch eine Kombination leichter und günstiger zu realisieren sein dürfte als bei herkömmlichen Solarzellen. Der optimale Durchmesser der jeweiligen Nanodrähte müsste aber für jedes Material separat bestimmt werden.

Neben dem Potenzial für sehr flexible Solarzellen, die auf diversen Oberflächen zum Einsatz kommen könnten, besteht auch die Hoffnung, dass Nanodraht-Zellen bei großen Solar-Kraftwerken in den Südwest-USA, Südspanien oder Afrika zum Einsatz kommen könnten. Bis es dazu kommt, wird es aber noch dauern, denn bisher existieren nur Labor-Prototypen und es gibt noch offene Fragen. So ist Borgström zufolge noch nicht genau geklärt, ob die Nanodraht-Zellen wirklich langfristig ihre hohe Effizienz beibehalten. Das ist ein wichtiger potenzieller Stolperstein.

Zum Science-Artikel: http://www.sciencemag.org/content/339/6117/263.summary

Thomas Pichler | pressetext.redaktion
Weitere Informationen:
http://www.lunduniversity.lu.se

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Neues E-Fahrzeug-Batteriesystem mit hoher Energiedichte von Fraunhofer IISB und internat. Partnern
25.08.2015 | Fraunhofer-Gesellschaft

nachricht Der Hexcrete-Turm – mit Sechsecken in luftige Höhen
20.08.2015 | Siemens AG

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: OU astrophysicist and collaborators find supermassive black holes in quasar nearest Earth

A University of Oklahoma astrophysicist and his Chinese collaborator have found two supermassive black holes in Markarian 231, the nearest quasar to Earth, using observations from NASA's Hubble Space Telescope.

The discovery of two supermassive black holes--one larger one and a second, smaller one--are evidence of a binary black hole and suggests that supermassive...

Im Focus: Optische Schalter - Lernen mit Licht

Einem deutsch-französischen Team ist es gelungen, einen lichtempfindlichen Schalter für Nervenzellen zu entwickeln. Dies ermöglicht neue Einblicke in die Funktionsweise von Gedächtnis und Lernen, aber auch in die Entstehung von Krankheiten.

Lernen ist nur möglich, weil die Verknüpfungen zwischen den Nervenzellen im Gehirn fortwährend umgebaut werden: Je häufiger bestimmte Reizübertragungswege...

Im Focus: What would a tsunami in the Mediterranean look like?

A team of European researchers have developed a model to simulate the impact of tsunamis generated by earthquakes and applied it to the Eastern Mediterranean. The results show how tsunami waves could hit and inundate coastal areas in southern Italy and Greece. The study is published today (27 August) in Ocean Science, an open access journal of the European Geosciences Union (EGU).

Though not as frequent as in the Pacific and Indian oceans, tsunamis also occur in the Mediterranean, mainly due to earthquakes generated when the African...

Im Focus: Membranprotein in Bern erstmals entschlüsselt

Dreidimensionale (3D) Atommodelle von Proteinen sind wichtig, um deren Funktion zu verstehen. Dies ermöglicht unter anderem die Entwicklung neuer Therapieansätze für Krankheiten. Berner Strukturbiologen ist es nun gelungen, die Struktur eines wichtigen Membranproteins zu entschlüsseln – dies gelingt relativ selten und ist eine Premiere in Bern.

Membranproteine befinden sich in den Wänden der Zellen, den Zellmembranen, und nehmen im menschlichen Körper lebenswichtige Funktionen wahr. Zu ihnen gehören...

Im Focus: Quantenbeugung an einem Hauch von Nichts

Die Quantenphysik besagt, dass sich auch massive Objekte wie Wellen verhalten und scheinbar an vielen Orten zugleich sein können. Dieses Phänomen kann nachgewiesen werden, indem man diese Materiewellen an einem Gitter beugt. Eine europäische Kollaboration hat nun erstmals die Delokalisation von massiven Molekülen an einem Gitter nachgewiesen, das nur noch eine einzige Atomlage dick ist. Dieses Experiment lotete die technischen Grenzen der Materiewellentechnologie aus und knüpft dabei an ein Gedankenexperiment von Bohr und Einstein an. Die Ergebnisse werden aktuell im Journal "Nature Nanotechnology" veröffentlicht.

Die quantenmechanische Wellennatur der Materie ist die Grundlage für viele moderne Technologien, wie z. B. die höchstauflösende Elektronenmikroskopie, die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Gravitationswellen im Einsteinjahr

28.08.2015 | Veranstaltungen

Strömungen in industriellen Anlagen sichtbar gemacht

28.08.2015 | Veranstaltungen

Konzepte gegen Fachkräftemangel: Demografiekonferenz in Halle

27.08.2015 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Siemens an der Sicherheit: Lösungen für jede Anforderung

28.08.2015 | Messenachrichten

Biofabrikation von künstlichen Blutgefäßen mit Laserlicht

28.08.2015 | Biowissenschaften Chemie

Forscher entwickeln Methode zur Manipulation von Molekülen

28.08.2015 | Physik Astronomie