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Durchsichtige Nanoschichten fr mehr Solarstrom

Gnstiger als mit Sonne lsst sich heute kein Strom erzeugen. An sonnigen Standorten entstehen derzeit Kraftwerke, die Solarstrom sogar fr weniger als zwei Cent pro Kilowattstunde liefern werden. Auf dem Markt erhltliche Solarzellen auf der Basis von kristallinem Silizium machen dies mit Wirkungsgraden von bis zu 23 Prozent mglich. Mit noch hheren Wirkungsgraden von mehr als 26 Prozent knnten die Kosten weiter sinken. Dieses Ziel hat nun eine internationale Arbeitsgruppe rund um Photovoltaik-Forscher vom Forschungszentrum Jlich mit einem nanostrukturierten, durchsichtigen Material fr die Vorderseite von Solarzellen und einem ausgeklgelten Design im Blick.

Silizium-Solarzellen konnten in den vergangenen Jahrzehnten stetig verbessert werden und haben bereits einen sehr hohen Entwicklungsstand erreicht. Doch noch immer tritt nach der Absorption des Sonnenlichts und der photovoltaischen Erzeugung von elektrischen Ladungstrgern der strende Effekt der Rekombination auf. Dabei vereinen sich bereits erzeugte negative und positive Ladungstrger und lschen sich gegenseitig aus, bevor sie fr den Fluss von Solarstrom genutzt werden konnten. Dagegen helfen spezielle Materialien, die eine besondere Eigenschaft eine Passivierung aufweisen.

Unsere nanostrukturierten Schichten bieten genau diese gewnschte Passivierung, sagt der mittlerweile promovierte Doktorand und Erstautor Malte Khler vom Jlicher Institut fr Energie- und Klimaforschung (IEK-5). Zustzlich sind die hauchdnnen Schichten transparent der Lichteinfall wird also kaum reduziert und zeigen eine hohe elektrische Leitfhigkeit.

Kein anderer Entwicklungsansatz vereint bisher diese drei Eigenschaften Passivierung, Transparenz, Leitfhigkeit so gut wie unser neues Design, sagt Dr. Kaining Ding, Leiter der Jlicher Arbeitsgruppe.

Ein erster Prototyp der Jlicher TPC-Solarzelle die Abkrzung steht fr Transparent Passivating Contact erreichte im Labor einen hohen Wirkungsgrad von 23,99 Prozent (+- 0,29 Prozent). Dieser Wert wurde auch von dem unabhngigen CalTeC-Prflabor des Instituts fr Solarenergieforschung in Hameln (ISFH) besttigt. Damit rangiert die Jlicher TPC-Solarzelle zwar noch etwas unter den bisher besten Laborzellen aus kristallinem Silizium. Doch parallel durchgefhrte Simulationen haben gezeigt, dass mit der TPC-Technologie Wirkungsgrade von mehr als 26 Prozent mglich sind.

Zudem haben wir bei der Fertigung nur Verfahren angewendet, die sich relativ schnell in eine Serienproduktion integrieren lassen, betont Ding den Vorteil gegenber anderen Forschungsanstzen. Mit dieser Strategie ermglichen die Jlicher Forscher, dass ihre Entwicklung aus dem Labor ohne allzu groen Aufwand in einer industriellen Solarzellfertigung im groen Mastab bernommen werden kann.

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