Mehr Solarstrom mit Nanosilizium

Solarzellen aus kristallinem Silizium wandeln fast 20 Prozent des einfallenden Sonnenlichts in Strom um. Doch gerade die energiereichen Strahlen im ultravioletten Bereich nutzen sie kaum.

Urbana-Champaign (USA) - Um auch diese Lichtwellen für die Stromgewinnung zu nutzen, brachten amerikanische Forscher eine zusätzliche Schicht mit Millionstel Millimeter kleinen Nanoteilchen aus Silizium auf herkömmliche Solarmodule auf. Wie sie in der Fachzeitschrift "Applied Physics Letters" berichten, konnte so die elektrische Spannung des Stroms deutlich gesteigert werden.

"Wenn man einen Film mit einen Nanometer kleinen Nanopartikeln direkt auf einer Silizium-Solarzelle deponiert, lässt sich die Leistung im ultravioletten Bereich um 60 Prozent steigern", sagt Munir Nayfeh von der University of Illinois in Urbana-Champaign. Mit Flusssäure und Wasserstoffperoxid ätzten die Forscher die Nanopartikel aus kristallinem Silizium. Verteilt in Alkohol konnten diese wie ein dünner Lackfilm auf ein Solarmodul aufgetragen werden. Nachdem der Alkohol verdampft war, blieb eine robuste Schicht mit dem nanostrukturierten Silizium zurück.

Etwas größere Nanopartikel mit knapp drei Nanometer Durchmesser konnten ultraviolettes Licht sogar noch etwas effizienter einfangen. Zudem verbesserten sie das Verhalten der Solarzelle im sichtbaren Spektrum um etwa zehn Prozent. Zahlen für einen erhöhten Wirkungsgrad geben die Forscher allerdings nicht an. Vielmehr konnte die Ausgangsspannung der Solarmodule um fast 80 Prozent gesteigert werden.

Auch Physiker vom National Renewable Energy Laboratory (NREL) in Golden im US-Bundesstaat Colorado wollen Solarzellen mit nanokristallinem Silizium messbar verbessern. In ersten Experimenten konnten sie aus ultraviolettem Licht gleich zwei bis drei Elektronen mit nur einem Lichtteilchen erzeugen statt nur eines wie in herkömmlichen Zellen. Dieser Prozess hätte das Potenzial, den Wirkungsgrad von derzeit knapp 20 Prozent theoretisch zu verdoppeln. Doch bis ein funktionierendes Solarmodul auf der Basis dieser Technologie entsteht, müssen die Forscher noch einen Weg finden, die gebildeten und sehr kurzlebigen Elektronen zur Stromgewinnung zu nutzen.