Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue Solartechnik schafft höheren Wirkungsgrad

08.05.2014

Hightech-Materialien machen Zellen um bis zu 25 Prozent effizienter

Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) http://web.mit.edu haben einen Mechanismus gefunden, mit dem der Wirkungsgrad von Solarzellen deutlich angehoben werden kann. Durch bestimmte Materialien lässt sich die eingegangene Energie mit geringerem Verlust in Elektrizität umwandeln. Das MIT-Team hat nun Richtlinien entworfen, um solche speziellen Materialien zu verwenden und damit hocheffiziente Solarzellen zu erzeugen.


Solarfeld: Neues Material macht Technik effizienter

(Foto: pixelio.de, R. Sturm)

Konzept aus den 1960er-Jahren

In den meisten photovoltaischen Materialien erregt ein Photon ein Molekül und bewegt dieses dazu, ein Elektron abzugeben. Aber auch wenn Hochenergie-Photonen mehr als genug Energie zur Verfügung stellen, wird das Molekül bei heutigen Solarzellen nur ein Elektron abgeben. Der Rest der Energie verpufft als Abwärme.

Einige wenige organische Moleküle folgen diesem Muster nicht und generieren mehr als ein Elektron pro Hoch-Energie-Photon. Das Phänomen wurde schon in den 1960er-Jahren erkannt. Jedoch konnte das damals erworbene Wissen bislang nicht für funktionierende Solarzellen umgesetzt werden - das soll sich nun aber ändern.

Noch effizientere Energieausbeute

Über die vergangenen vier Jahre hat sich das MIT-Team diesem Problem theoretisch und experimentell angenommen. 2013 erklärten die Forscher, die erste Solarzelle entwickelt zu haben, die Extra-Elektronen von sichtbarem Licht abgibt. Ihren Berechnungen zufolge würde die Technologie die Effizienz von Solarenergie um 25 Prozent steigern.

Die Erfolge wurden jedoch ausschließlich durch Experimentieren mit verschiedenen Materialien erzielt. Die Funktionsweise dahinter bleibt noch im Dunkeln. "Wir können rational noch keine Materialien und Gerätschaften entwickeln, solange wir nicht den Mechanismus hinter der Spaltung verstehen, und solange wir nicht wirklich wissen, was die Elektronen eigentlich tun", meint Troy Van Voorhis, einer der Leiter der Studie.

Spaltungsraten besser vorhersagbar

Die neue Formel, die Van Voorhis entwickelt hat, kann die Elektronen-Spaltungsrate von unterschiedlichsten Materialien voraussagen. Die Formel bestätigt auch die klassische Theorie der 1960er-Jahre: Wenn Überschuss-Energie in den Materialien vorhanden ist, wird ein Elektron eines angeregten Moleküls mit einem Elektron eines nichtangeregten Moleküls den Platz tauschen.

Laut den Forschern besteht jedes Molekül aus etwa 50 Atomen. Jedes Atom besitzt sechs bis zehn Elektronen. "Dies sind komplizierte Systeme", meint Van Voorhis und fügt hinzu: "Das ist der Grund, warum die Forscher vor 50 Jahren solche Modelle mit Computern nicht abbilden konnten. Aber heute können sie es." Die Ergebnisse wurden im Journal Nature Chemistry veröffentlicht.

Christian Sec | pressetext.redaktion

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Forscher entwickeln effizientere Systeme für Brennstoffzellen und Kraft-Wärme-Kopplung
19.04.2017 | EWE-Forschungszentrum für Energietechnologie e. V.

nachricht Forscher entwickeln Elektrolyte für Redox-Flow-Batterien aus Lignin aus der Zellstoffherstellung
18.04.2017 | Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V.

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: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie