Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Forscher entwickeln selbstfaltende Solarzellen

26.11.2009
3D-Silizium-Strukturen für hohe Effizienz mit wenig Material

Forscher an der University of Illinois arbeiten an einem neuen Zugang, mit vergleichsweise geringem Materialverbrauch effiziente Solarstrom-Anlagen zu realisieren. Dazu haben sie einen Prozess entwickelt, in dem sich dünne Silizium-Filme selbst zu dreidimensionalen, monokristallinen Strukturen falten. Denn die 3D-Form bietet mehr aktive Oberfläche und fungiert praktisch als passives Nachführsystem.

"Aufgrund unserer Demonstration dürfen wir uns auf Photovoltaik-Strukturen aus dünnen Filmen freuen, die sich optisch dicht verhalten und wesentlich effizienter sind", ist Jennifer A. Lewis, Professorin für Materialwissenschaften und Werkstofftechnik an der University of Illinois, überzeugt. Einem Beitrag zufolge, der in Proceedings of the National Academy of Sciences vorab online veröffentlicht wurde, lässt sich das Selbstfaltungs-Prinzip nicht nur auf Silizium anwenden.

Effizienz ohne Nachführung

Die 3D-Solarzellen versprechen den Wissenschaftlern wesentliche Vorteile. Im Gegensatz zu Flachkollektoren können die 3D-Strukturen Licht praktisch unabhängig von der Einfallrichtung absorbieren. Sie fungieren somit als eine Art passive Nachführoptik, während große Flachkollektoren für eine optimale Ausbeute auf eine aktive Nachführung entsprechend dem Sonnenstand angewiesen sind.

"Wir wollen lieber kompakte Zellen herstellen, die immer noch eine nennenswerte Leistung bieten", betont Ralph Nuzzo, Chemieprofessor an der University of Illinois, gegenüber Technology Review. Dabei kommt den Forschern entgegen, dass bei ihren 3D-Zellen aus wenig Material eine vergleichsweise große Solarzellen-Oberfläche entsteht. Allerdings sind die aktuellen Prototypen noch nicht auf wirkliche Leistung optimiert, sondern demonstrieren vor allem die Tauglichkeit des Herstellungsansatzes.

Selbstfaltend dank Wassertropfen

Das Problem an der Idee der 3D-Solarzellen liegt den Forschern zufolge in der Herstellung. Gerade bei Silizium sind nur sehr dünne Filme mit wenigen Mikrometen Dicke flexibel genug. Die Forscher haben bei ihrem Ansatz auf einer geeigneten Materialfolie zunächst photolithographisch eine gewünschte Form vorgegeben und herausgetrennt. Dann wurde ein Wassertropfen auf das noch flache Folienstück aufgebracht. Beim Verdampfen des Tropfens faltet sich das Material aufgrund von Kapillarwirkung in die 3D-Form. Ein kleines Stück Glas mit Haftmittel sorgt dann dafür, dass die Struktur auch hält.

Modell als Optimierungshilfe

Zusätzlich zum Herstellungsansatz haben die Wissenschaftler auch ein Vorhersage-Modell entwickelt, um vorauszuahnen, wie der Faltungsprozess je nach genutztem Materialfilm, dessen mechanischen Eigenschaften und der gewünschten Form ablaufen wird. Das verspricht die Möglichkeit, den Vorgang zu optimieren und das für bestimmte Zielsetzungen optimale Material auszuwählen. Außerdem könne vorhergesagt werden, wie sich eine 3D-Struktur in Abhängigkeit von Material, Dicke und Form letztendlich verhalten wird, so ein beteiligter Wissenschaftler.

Thomas Pichler | pressetext.austria
Weitere Informationen:
http://www.uillinois.edu

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Der gestapelte Farbsensor
17.11.2017 | Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

nachricht Gefragtes Werkstoff-Knowhow: Fraunhofer LBF baut Elastomer-Forschung aus
16.11.2017 | Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte