Solarzellen aus Siliziumnanodrähten

Neue Bauweise macht Solarzellen günstiger

Winzig kleine Siliziumdrähte könnte der Baustoff künftiger Solarzellen sein. Wissenschaftler in den USA haben Solarzellen aus Nanodrähten gebaut, die bei gleicher Größe wie herkömmliche Solarmodule nur ein Hundertstel des Materials benötigen.

Forscher vom California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena wollen Solarzellen aus Siliziumdrähten statt aus Siliziumwafern bauen. Vorteil sei, so die Wissenschaftler um Harry Atwater, dass solche Zellen günstiger herzustellen seien.

Nanodrähte in Polymer

Die Solarzellen bestehen aus Anordnungen von Nanodrähten aus Silizium, die auf einem Substrat sitzen und von einem durchsichtigen Polymer umhüllt sind. In das Polymer sind zudem Partikel aus Aluminiumoxid eingestreut. Diese dienen dazu, die Effizienz der Zellen zu erhöhen: Ohne diese Partikel könnten die stehenden Drähte nur schräg einfallendes Licht absorbieren, nicht aber das senkrecht einfallende Mittagslicht. Es würde einfach zwischen den Drähten hindurchgehen. Die Aluminiumoxidpartikel streuen das Licht, so dass die Nanodrähte es absorbieren können.

Die Solarzellen nutzen etwa 85 Prozent des Sonnenlichts. Dabei seien sie im Nah-Infrarot-Bereich sogar besser als die herkömmlichen Solarzellen aus Siliziumplatten, sagen die Wissenschaftler. Die Effizienz beziffern sie auf etwa 15 bis 20 Prozent - was etwa dem Wirkungsgrad einer herkömmlichen Solarzelle entspricht.

Gleiche Effizienz, aber viel weniger Material

Der Vorteil ist jedoch der Materialaufwand: Der betrage nur ein Prozent von einer heutigen Solarzelle gleicher Größe, schreiben die Forscher in einem Aufsatz in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins Nature Materials. Dadurch sollen sich die Produktionskosten deutlich senken lassen. Zweiter Vorteil sei, dass die Zellen flexibel seien. Das eröffne neue Einsatzmöglichkeiten, wie etwa solares Energy-Harvesting.