Santa Barbara/Kalifornien - Da Solarzellen aus
äußerst reinem und damit in der Produktion teurem Silizium bestehen, kann
Solarstrom wirtschaftlich noch nicht mit konventionellen Energiearten
konkurrieren. Wissenschaftler der University of California/Santa Barbara
http://www.ucsb.edu haben jetzt eine laut eigenen Angaben kostengünstige
Alternative zu herkömmlichen Solarzellen entwickelt. Der Trick: Die
Aufgaben des Siliziums in der Solarzelle wurden auf ein mehrschichtiges
Material verteilt.
Dem Halbleiter Silizium kommen in der konventionellen Solarzelle mehrere
Aufgaben zu. Zunächst absorbiert es die Photonen des Sonnenlichts und
nutzt die Energie der Photonen, um Elektronen aus atomaren Bindungen
herauszuschlagen. Die Elektronen werden negativ geladen, zurück bleiben
positiv geladene "Löcher", die den Strom leiten. Um einen Stromfluss zu
garantieren, müssen Elektronen und Löcher getrennt bleiben. Darüber
hinaus müssen die geladenen Komponenten zu den äußeren Kontakten der
Solarzelle transportiert werden.
Die Entwickler der neuen Technologie um Eric McFarland verteilten nun die
Arbeiten des Siliziums und bauten ein "Sandwich". Sie verwendeten eine
dünne mit lichtabsorbierenden Farbmolekülen beschichtete Goldschicht und
setzten darunter eine Lage mit dem billigen und halbleitenden
Titandioxid. Den Abschluss bildete eine Schicht aus Titan.
Den Vorteil der neuen Methode erklären die Forscher im Fachblatt Nature
http://www.nature.com : Einige Elektronen fließen spontan aus dem
Titandioxid in die Goldschicht. Es resultiert ein elektrisches Feld, das
für die Elektronen eine Barriere bildet. Dennoch können Elektronen, die
von den Photonen des Sonnenlichts aus der äußeren Farbschicht aus den
atomaren Bindungen herausgeschlagen werden, die Barriere überwinden. Das
Zurückfließen der herausgeschlagenen Elektronen und somit das
Zusammentreffen mit den Löchern wird aber durch die Barriere verhindert.
Somit können die Elektronen nur zum Titankontakt wandern. Werden
Goldschicht und Titanschicht durch ein äußeres Kabel verbunden, fließt
Strom. Die Löcher spielen anders als bei den Silizium-Solarzellen keine
Rolle mehr.
Bislang beträgt die Effizienz, mit der das vielschichtige Material
Sonnenlicht in elektrischen Strom umwandelt, weniger als ein Prozent. Im
Vergleich dazu erreichen Silizium-Solarzellen rund 15 Prozent. Die
Forscher rechnen damit, dass durch eine Vergrößerung der Oberfläche die
Effizienz gesteigert werden kann.
