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 Bald bessere Akkus?
21.09.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht Frühwarnsystem für gefährliche Gase: TUHH-Forscher erreichen Meilenstein
20.09.2017 | Technische Universität Hamburg-Harburg

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: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Höher - schneller - weiter: Der Faktor Mensch in der Luftfahrt

20.09.2017 | Veranstaltungen

Wälder unter Druck: Internationale Tagung zur Rolle von Wäldern in der Landschaft an der Uni Halle

20.09.2017 | Veranstaltungen

7000 Teilnehmer erwartet: 69. Urologen-Kongress startet heute in Dresden

20.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Granulare Materie blitzschnell im Bild

21.09.2017 | Verfahrenstechnologie

Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

21.09.2017 | Biowissenschaften Chemie

Überleben auf der Schneeball-Erde

21.09.2017 | Biowissenschaften Chemie