Labo Online - Analytic, Labortechnik, Life Sciences
Home> Wirtschaft + Wissenschaft> Archiv>

Forscher widerlegen 20 Jahre alte Annahmen bei der Solarzellenherstellung

PhotovoltaikForscher widerlegen 20 Jahre alte Annahmen bei der Solarzellenherstellung

Ein von der Universität Luxemburg geleitetes Forschungsprojekt hat das Herstellungsverfahren von Solarzellen untersucht. Die Forscher konnten nachweisen, dass Annahmen über die chemischen Prozesse, die über die letzten 20 Jahre bei Forschern und Herstellern weit verbreitet waren, unzutreffend sind. Die Physiker veröffentlichten ihre Forschungsergebnisse in der angesehenen Fachzeitschrift Nature Communications.

sep
sep
sep
sep
Mikroskopische Aufnahme des aus einem Kristall hergestellten Solarzellenabsorbers

Photovoltaische Solarmodule erzeugen Elektrizität mit Hilfe von Sonnenlicht. Die Paneele absorbieren einfallendes Licht, das Elektronen anregt, sich in eine vorgegebene Richtung zu bewegen, was elektrischen Strom erzeugt, der Motoren antreiben oder Glühbirnen zum Leuchten bringen kann. Dies erfolgt über das Zusammenwirken von mehreren Halbleiterschichten und Metallen im Solarpanel. Die Solarzellen werden in einem aufwändigen Prozess hergestellt, bei dem verschiedene Chemikalien, meist durch eine Verdunstungstechnik, auf einen Glasträger aufgetragen werden. Dadurch „wächst“ eine Solarzelle Schicht für Schicht.

Anzeige

In der Vergangenheit haben Wissenschaftler zufällig entdeckt, dass sich die Effizienz bei einer bestimmten Art von Solarzellen stark erhöht, wenn der lichtabsorbierenden Schicht Natrium hinzugefügt wird. Gleichzeitig beobachteten sie, dass Natrium das Wachstum dieser Schicht und das Zusammenwirken der anderen Chemikalien beeinflusst, indem es die Vermischung von Gallium und Indium verlangsamt. Dies führt zu weniger homogenen Schichten, was wiederum die Ergebnisse beeinträchtigt. Bisher glaubten Wissenschaftler und Hersteller daher, der optimale Fertigungsablauf für Solarzellen wäre, Natrium erst hinzuzufügen, wenn der Wachstumsprozess beendet ist.

Forscher der Physics and Materials Science Research Unit an der Universität Luxemburg wählten einen anderen Ansatz und konnten zusammen mit vier internationalen Partnern nun zeigen, dass die Wirklichkeit differenzierter ist. Während normalerweise die lichtabsorbierende Schicht aus Tausenden verschiedener Kristallen zusammengesetzt ist, entschied sich die Forschungsgruppe für eine anspruchsvollere Herstellungsmethode und legte die Schicht mit lediglich einem einzigen großen Kristall an.

„Im Grunde zeigen wir mit dieser Forschungsarbeit, dass, wenn der Absorber aus nur einem Kristall hergestellt wird, es ausreicht, eine kleine Menge Natrium hinzuzufügen, um die Verteilung der Elemente zu homogenisieren“, sagt Diego Colombara, inzwischen Marie Curie Research Fellow am International Iberian Nanotechnology Laboratory und Projektleiter der Studie. „Das ist wirklich überraschend, denn mehr als 20 Jahre vorangegangener Forschung zeigten durchgängig den entgegengesetzten Effekt bei Absorbern, die aus vielen Kristallen hergestellt sind.“

Die Forscher schließen daraus, dass Natrium eine zweifache Wirkung hat: Es homogenisiert die Elemente in jedem Kristall, aber es verlangsamt die Homogenisierung bei Wechselwirkung zwischen den Körnern. „Dies ermöglicht uns zu überdenken, wie wir Solarzellen herstellen. Diese Erkenntnisse könnten zu künftigen Verbesserungen im Herstellungsprozess führen“, so Dr. Phillip Dale, Leiter der Forschungsgruppe am Laboratory for Energy Materials (LEM) an der Universität Luxemburg und Attract Fellow des Luxembourg National Research Fund (FNR).

Anzeige
Diesen Artikel …
sep
sep
sep
sep
sep

Weitere Beiträge zum Thema

Nanostrukturen auf dem Flügel von Pachliopta aristolochiae lassen sich auf Solarzellen übertragen und steigern deren Absorptionsraten um bis zu 200 Prozent (Grafik: Radwanul H. Siddique, KIT/CalTech)

Energienutzung optimiertSchmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik

Forschern ist es gelungen, Nanostrukturen von Schmetterlingsflügeln auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern.

…mehr
Nanostrukturen in Perowskit-Solarzellen

Struktur von Perowskit-SolarzellenSolarzellen mit Nanostreifen

Solarzellen aus Perowskiten erreichen inzwischen hohe Wirkungsgrade: Sie wandeln über 20 % des einfallenden Lichts direkt in nutzbaren Strom um.

…mehr
Sonnenturm Jülich

Erneuerbare Energien grundlastfähig machenMit Schwefel Sonnenenergie speichern

Einen innovativen Speicher für Sonnenenergie wollen Forscher des KIT und europäische Partner auf Basis von Schwefel entwickeln. In einem geschlossenen Schwefel-Schwefelsäure-Kreislauf ließe sich Sonnenwärme im großen Maßstab chemisch speichern.

…mehr
Polysilicium-Einfuhren

Photovoltaik-BoomChina importiert große Mengen Polysilicium

Scharf ansteigende Polysilicium-Einfuhren nach China deuten auf eine neue Installationsrallye im weltgrößten Photovoltaik-Markt hin.

…mehr
Projektpartner PECSYS

EU-Projekt PECSYSSolare Wasserstofferzeugung

Das HZB koordiniert ein EU-Projekt, das innerhalb von vier Jahren eine wirtschaftlich umsetzbare Technologie für die solare Wasserstofferzeugung entwickeln soll. Die Solarenergie wird dadurch in chemische Energie umgewandelt und im Brennstoff Wasserstoff gespeichert.

…mehr
Anzeige

Mediadaten 2018

LABO Einkaufsführer

Produktkataloge bei LABO

Produktkataloge zum Blättern


Hier finden Sie aktuelle Blätter-Kataloge von Herstellern aus der Branche. Einfach durchblättern oder gezielt nach Stichwort suchen!

Anzeige

LABO Web-Guide 2016 als E-Paper

LABO Web-Guide 2016

Web-Guide 2016


- Stichwortregister

- Firmenscreenshots

-Interessante Webadressen aus dem Labor

Anzeige

Neue Stellenanzeigen

Jetzt den LABO Newsletter abonnieren

LABO Newsletter abonnieren

Der kostenlose LABO Newsletter informiert Sie wöchentlich über neue Produkte, Lösungen, Technologietrends und Innovationen aus der Branche sowie Unternehmensnachrichten und Personalmeldungen.

LABO bei Facebook und Twitter