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21.12.2016 pte

Hocheffiziente organische Solarzellen entwickelt

Wissenschaftler vom Forschungszentrum Jülich haben ein neuartiges Material entwickelt, das kostengünstig herzustellen ist und organischen Solarzellen zum Durchbruch verhelfen soll.

Neues Material mit großer Effizienzsteigerung wird zunehmend preiswerter.

Neues Material mit großer Effizienzsteigerung wird zunehmend preiswerter.

© fz-juelich.de

Statt Silizium und anderer teurer Werkstoffe, aus denen heutige Zellen gefertigt werden, begnügen sich die neuen Zellen mit modifizierten Kunststoffen.

Das internationale Forscherteam aus Jülich konnte sogenannte Fullerene aus dem Material verbannen. Das sind extrem kleine Bälle aus 60 bis 70 Kohlenstoffatomen, die in vielen Photovoltaik-Kunststoffen benötigt werden, um den erzeugten Strom abzutransportieren. Andererseits behindern sie das Einfangen von Licht. Außerdem ist die Integration der kleinen Bälle in den Kunststoff energieaufwendig.

Wirkungsgrad bis zu elf Prozent

Die Lösung ist ein Solarzellenmaterial, das aus drei unterschiedlichen Molekülen besteht. Eines davon ist ein organisches Material, die beiden anderen sind geheim. Gemeinsam schaffen sie es jedenfalls, das Sonnenlicht einzufangen und es in Elektronen umzuwandeln, die die Zelle als elektrischer Strom verlassen. Aus diesem Material lassen sich vorerst organische Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von 7,7 Prozent herstellen, so die Jülicher Forscherin Derya Baran. Möglich seien elf Prozent.

Kraftwerk auf der Fensterscheibe
Angesichts des Outputs kommt das Material an die Zellen des Dresdner Herstellers Heliatek heran, der andere Werkstoffe einsetzt. Ein weiterer Vorteil: Die verwendeten Moleküle lassen den Einsatz von stabileren Polymeren zu, die außerdem einfach zu produzieren sind. Das senkt die Herstellungskosten. Wie preiswert Solarstrom werden kann, lässt sich in diesem frühen Forschungsstadium allerdings noch nicht abschätzen.

Organische Solarzellen sind extrem dünn. Die photoelektrisch wirksamen Schichten sind nur ein paar Dutzend Nanometer dick und transparent. Diese praktisch unsichtbaren Zellen können beispielsweise auf Fensterscheiben geklebt werden und dort Strom erzeugen. Sie lassen sich auch auf Textilien applizieren. Dann kann man sein Smartphone draußen bequem aufladen. Weil sie extrem flexibel sind, können sie auf die Karosserien von Elektro- und Hybridautos geklebt werden, um die Bordbatterien zu unterstützen. Wenn das Fahrzeug geparkt ist, könnte der erzeugte Strom genutzt werden, um den Innenraum zu kühlen.

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