Photovoltaik mit Nanoröhren

Für die Bewältigung der Energiewende spielt die Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie eine herausragende Rolle. Herkömmliche Silizium-Solarzellen erreichen mittlerweile zwar hohe Wirkungsgrade, aber ihre Herstellung ist sehr teuer und mit großem Energieaufwand verbunden. Es liegt also nahe, nach Alternativen zu suchen.

Eigenschaften des Materials versprechen Erfolg

Ein neuer Forschungsverbund geht darum der Frage nach, welche Materialien sich für die Photovoltaik der Zukunft eignen. Winzige Röhren aus reinem Kohlenstoff, die zu größeren Verbänden angeordnet sind, scheinen dafür heiße Kandidaten zu sein: „Dieses Material hat viele Eigenschaften, die eine hoch effiziente Energieumwandlung versprechen“, so Professor Tobias Hertel von der Universität Würzburg.

Interessant für die Photovoltaik ist das Material, weil es sehr stabil ist und über eine außergewöhnlich hohe Elektronenmobilität verfügt. Außerdem hat es ein für die Energieumwandlung geeignetes Lichtabsorptionsspektrum, das mit anderen Materialien nur schwer erzielbar ist.

Die Ziele der Wissenschaftler

„Auf dem Gebiet der organischen Photovoltaik arbeiten wir schon seit Jahren, und doch haben es die ersten Versuche mit den hochwertigen Nanoröhren geschafft, uns zu begeistern und sehr zu motivieren“, erzählt Hertels Würzburger Projektpartner, Professor Vladimir Dyakonov.

Jetzt wollen die Wissenschaftler das Potenzial der Polymer-Verbindungen aus Kohlenstoffnanoröhren für die Photovoltaik besser kennen lernen. Ihr besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Entwicklung so genannter funktionaler Kompositsysteme. Deren Eigenschaften sollen dann mit modernsten spektroskopischen Methoden analysiert werden.

Ausbildung junger Wissenschaftler wichtig

Neben der Forschung ist die Ausbildung von Doktoranden und Post-Doktoranden in Wissenschaft und Industrie ein wesentliches Anliegen des Projekts. In Kursen, Industriepraktika und Workshops, die die Projektpartner jeweils vor Ort anbieten, soll der Nachwuchs Fachwissen vermittelt bekommen und auf eine Karriere in der Wissenschaft vorbereitet werden.

Projektpartner und Koordination

Das Projekt trägt den Namen POCAONTAS (Polymer-Carbon Nanotubes Active Systems for Photovoltaics). Beteiligt sind neben den Würzburger Arbeitsgruppen um die Professoren Tobias Hertel (Chemie) und Vladimir Dyakonov (Physik) weitere Forschungsgruppen aus München sowie aus fünf anderen europäischen Ländern. Auch mehrere Firmen, darunter zwei aus Bayern, und die Bayerische Forschungsallianz sind eingebunden. Die Koordination liegt bei Professor Larry Lüer (Madrid).

Die Europäische Union fördert das Projekt ab 1. November 2012 vier Jahre lang mit 3,5 Millionen Euro im Programm „Initial Training Network“. Die Konkurrenz um das Fördergeld ist laut Professor Hertel extrem groß: „Nur wenige als exzellent begutachtete Projekte kommen in den Genuss einer Förderung.“

Kontakt

Prof. Dr. Tobias Hertel, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Würzburg, T (0931) 31-86300, tobias.hertel@uni-wuerzburg.de