Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Tarte Tatin wirft neues Licht auf die Photovoltaik

08.09.2011
Aus weniger mehr machen. So lautet die Herausforderung, der sich Forschende der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) mit Unterstützung des Schweizerischen Nationalfonds und des Bundesamts für Energie stellen.

Ihre Spezialität: die Herstellung von Solarzellen, die tausendmal dünner sind als ihre herkömmlichen Pendants. Zur Steigerung ihres Wirkungsgrads haben die Wissenschaftler ein neuartiges Nanostrukturierungsverfahren entwickelt.


Zinkoxidschichten unter dem Elektronenmikroskop. Links: natürliche Pyramidenstruktur, rechts: formveränderte Struktur (Höhe der Bildausschnitte: 5 Mikrometer)
© PV-LAB, EPFL/SNF

Obwohl Silizium eines der häufigsten Elemente auf unserer Erde ist, benötigt man zur Gewinnung von Silizium aus Sand viel Energie. Aus diesem Grund, aber auch, um die Produktionskosten zu senken, erforschen Professor Christophe Ballif und sein Team vom Labor für Photovoltaik und Dünnschichtelektronik an der EPFL bereits seit mehreren Jahren Dünnschichtsolarzellen auf Silizium Basis, die tausendmal dünner sind als herkömmliche Solarzellen.

Lichtabsorption steigern
Die Sache hat jedoch einen kleinen Haken: Je dünner die Zellen sind, desto weniger Sonnenstrahlen absorbieren sie. Dünnschichtzellen erzeugen auch entsprechend weniger Strom. Um das Licht besser einzufangen und im Silizium stärker zu absorbieren werden Schichten aus Zinkoxid genutzt, einem häufig vorkommenden und völlig ungiftigen Material, das in Form von kleinen Kristallpyramiden wächst. Diese ermöglichen eine effiziente Streuung des Lichts in die Silizium Schicht. Solche Zinkoxid Schichten haben sogar einen neuen Welt Rekord für diese Solarzellen ermöglicht.
Kosten senken
Die Forscher versuchen nun diesen Rekord zu schlagen. «Da es schwierig ist, die Pyramidenform, die diese kleinen Kristalle natürlicherweise annehmen, zu verändern, kam uns die Idee, sie in eine neue Form zu zwängen, indem wir sie auf einer Negativform der gewünschten Struktur wachsen lassen, die das Licht noch besser streut», sagt der Forscher Corsin Battaglia. Diese Idee ist ebenso einfach wie genial. Ist die nanometrische Zinkoxidschicht erst einmal auf der Form abgeschieden, muss diese nur noch – wie eine Tarte Tatin – «abgezogen» werden, um eine Schicht mit der gewünschten Oberflächenstruktur zu erhalten. Dieser in der Zeitschrift Nature Photonics (*) beschriebene Prozess ermöglicht nicht nur ein besseres Einfangen der Sonnenstrahlen und somit eine Steigerung des Wirkungsgrades, sondern auch potentiell eine Senkung der Kosten der Solarzellen, da er sich für die industrielle Massenproduktion eignet. In Zeiten, in denen die Photovoltaik anstrebt, Strom schon bald günstiger als zu den aktuellen Netzpreisen anzubieten, ist dies von besonderem Interesse.
(*) Corsin Battaglia, Jordi Escarré, Karin Söderström, Mathieu Charrière, Matthieu Despeisse, Franz-Josef Haug and Christophe Ballif (2011). Nanomoulding of transparent zinc oxide electrodes for efficient light trapping in solar cells. Nature Photonics online. doi: 10.1038/NPHOTON.2011.198

(im PDF-Format beim SNF erhältlich; E-Mail: com@snf.ch)

Kontakt:
Dr. Corsin Battaglia
Eidgenössische Technische Hochschule Lausanne
Labor für Photovoltaik und Dünnschichtelektronik
Institut für Mikrotechnik
Rue A.-L. Breguet 2
CH-2000 Neuchâtel
Tel.: +41 (0)32 718 33 34
E-Mail: corsin.battaglia@epfl.ch

SNF - Abteilung Kommunikation | idw
Weitere Informationen:
http://www.snf.ch
http://pvlab.epfl.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Ausweg aus dem Chrom-Verbot
30.05.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

nachricht Schnell, präzise, aber nicht kalt
17.05.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften