Forschung: Neues Material ermöglicht ultradünne Solarzellen

Wien, Österreich - Ein Forschungszweig der Photovoltaik befasst sich mit der Entwicklung von durchsichtigen ultradünnen flexiblen PV-Zellen. Forschern an der TU Wien ist es jetzt gelungen, zwei Halbleitermaterialien im Nanobereich miteinander zu kombinieren.

Aus Sicht der Forscherteams unter der Leitung von Thomas Müller stellt die neuartige Materialkombination eine vielversprechende neue Halbleiterstruktur für Solarzellen dar.

Materialkombination ermöglicht Bau von großflächigen und biegsamen Solarzellen

Schon vor einigen Monaten war es an der TU Wien gelungen, eine ultradünne Schicht des photoaktiven Kristalls Wolframdiselenid zu produzieren. Durch die nun erfolgte erfolgreiche Kombination mit einer zweiten Schicht aus Molybdändisulfid ist ein Material entstanden, das großflächig als Solarzelle eingesetzt werden könnte.

Bei Wolframdiselenid handelt es sich um einen Halbleiter, der aus drei Atomschichten besteht, und geeignet ist, elektrischen Strom aus Licht zu erzeugen. Allerdings müsste man beim Bau einer Solarzelle aus reinem Wolframdiselenid in Mikrometer-engen Abständen winzige Elektroden in das Material einbauen. „Durch die Kombination mit einem weiteren Material (Molybdändisulfid, das ebenso aus drei Atomlagen besteht) ist das nun nicht mehr nötig. Somit lässt sich das Schichtsystem als großflächige Solarzelle einsetzen“, so Forschungsgruppenleiter Thomas Müller. Dabei bestand die eine der größten technischen Herausforderungen darin, die beiden Materialien atomar flach ohne Einschlüsse von Fremdmolekülen aufeinander aufzubringen. Dazu wurden die Materialien zunächst in einem Vakuum erhitzt und erst dann zusammengefügt. Nur so konnte gewährleistet werden, dass beide Materialien im Verbund auch eine Solarzellenfunktionen übernehmen können.

Transparenter PV-Film ermöglicht Einsatz auf Glasfassaden

Das neue Material lässt einen großen Teil des Lichts durch, der absorbierte Anteil wird in elektrische Energie umgewandelt. Einsatzbereiche wären z.B. Glasfassaden einsetzen, wo es Licht durchlassen und trotzdem Strom erzeugen würde. Weil es nur aus wenigen Atomlagen besteht, ist das Material extrem leicht (300 m2 des Films wiegen etwa ein Gramm) und sehr flexibel. Um eine höhere Energieausbeute auf Kosten reduzierter Transparenz zu erreichen, arbeiten die Forscher momentan daran, mehr als zwei Schichten aufeinander zu stapeln.

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