Teppiche aus Nanodrähten erzeugen Solarstrom

Jenaer Wissenschaftler entwickeln neuartige Hybridsolarzellen

Wissenschaftler des Instituts für Photonische Technologien in Jena haben eine neue Art von Hybridsolarzellen entwickelt, die aus Silizium und organischen Polymeren bestehen. Sie sollen einen höheren Wirkungsgrad als bisherige Solarzellen aus Kunststoff haben und dabei günstiger herzustellen sein als Solarmodule aus Siliziumplatten.

Die Solarzellen bestehen aus Nanodrähten, die wiederum aus Polymeren und Silizium hergestellt werden, die zu etwa 0,003 Millimeter dicken Teppichen verwoben werden. "Wir kombinieren Polymere mit Silizium-Nanodrähten, eine Idee, die vollkommen neu ist", erklärt Fritz Falk das Konzept der neuen Hybridsolarzellen. Falk leitet die zuständige Abteilung Photonisches Silicium am Institut für Photonische Technologien (IPHT) in Jena.

Vorteil sei, dass die Solarzellen durch den Einsatz der Nanodrähte eine deutlich größere Oberfläche bekommen. So sei die Oberfläche dieser Teppich etwa um das Hundertfache größer als die eines ebenen Substrates. Davon erhoffen sich die Wissenschaftler einen höheren Wirkungsgrad als ihn Solarzellen aus organischen Polymeren bieten. In der ersten Entwicklungsphase will Falk den Wirkungsgrad auf etwa 8 Prozent steigern. Polymerbasierte Solarmodule haben einen Wirkungsgrad von rund 5 Prozent.

Das ist allerdings immer noch deutlich geringer als der Wirkungsgrad von herkömmlichen Photovoltaikmodulen aus Silizium, der bei etwa 17 Prozent liegt. Allerdings erfordert die Produktion einen hohen Einsatz an Energie und Material. Der Vorteil der Solarzellen aus Kunststoff hingegen ist, dass sie in der Herstellung deutlich günstiger sind.

Eingesetzt werden könnten die Zellen zunächst in kleinen Elektronikprodukten wie Spielzeug, Uhren oder Kleincomputern. Ein anderes Substrat könnte zudem die Einsatzmöglichkeiten steigern, so Falk. "Wir erstellen in unserem Projekt Hybrid-Solarzellen auf Glas, später ist aber auch an Zellen auf Metallfolien gedacht." Dadurch ließen sich die Zellen auch auf gekrümmten Oberflächen etwa von Fahrzeugen aufbringen.