Forschung: Nanoteilchen sorgen für dünnere Solarzellen

Berlin – Ein neuartiges Verfahren zur Herstellung von Solarzellen soll dünnere Zellen hervorbringen, ohne die Effizienz zu verringern. Es wurde von Prof. Dr. Martina Schmid vom Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB) vorgestellt.

Zur Marktreife ist es laut HZB zwar noch ein weiter Weg, jedoch wurde die Arbeit von Europhysics News, dem Magazin der Europäischen Physikalischen Gesellschaft, als Highlight eingestuft und weist den Weg für weitere Forschungen auf diesem Gebiet.

Bei Dünnschichtmodulen Material sparen

Dünnschichtmodule sind aufgrund ihrer geringen Anschaffungskosten und des geringen Gewichtes beliebt. Durch die Forschungen von Martina Schmid und der von ihr geleiteten Forschungsgruppe für Nanooptische Konzepte für die Photovoltaik (Nanooptix) soll es möglich sein, selbst bei Dünnschichtmodulen noch Material einsparen zu können. Dies soll durch Nanoteilchen und deren Wechselwirkung untereinander möglich sein. Bei Nanoteilchen spricht man von einer Größe von 1 bis 100 Nanometern. Ein Nanometer entspricht dabei einem Millionstel Millimeter. Üblicherweise verfügen Dünnschichtmodule über eine geringere Effizienz als waferbasierte mono- oder polykristalline Photovoltaik(PV)-Module. Das liegt an der dünneren aktiven Schicht der Solarzellen, die wiederum für die geringeren Kosten verantwortlich ist. Verringert man die aktive Schicht jedoch noch weiter, sinkt der Wirkungsgrad zu stark ab. An dieser Stelle sollen nun Nanoteilchen Abhilfe schaffen.

Wechselwirkungen sorgen für „Hot Spots“

Das entwickelte Verfahren sieht so aus, dass ein dünner Metallfilm auf die aktive Schicht aufgebracht wird und anschließend mit Wärme behandelt wird. Dadurch bilden sich unregelmäßige Metallpartikel, die Nanoteilchen. Liegen diese Partikel nun sehr nahe aneinander, kann es zu Wechselwirkungen kommen. In diesen so entstehenden lokalen „Hot Spots“ ist die Energieumwandlung der Solarzellen besonders erhöht, also der Wirkungsgrad hoch. Jedoch gibt es auch Stellen, in denen die Effizienz geringer als normal ist. Die weitere Aufgabe rund um das Team von Schmid besteht nun darin, die Wechselwirkungen genauer zu untersuchen, damit es bald noch dünnere und effiziente Dünnschichtmodule geben kann.