Nanoblüten für bessere Farbstoff-Solarzellen

Elektronik in Textilien und kleine Mobilgeräte könnten in Zukunft mit dünnen und biegsamen Solarzellen betrieben werden. Statt auf starre Siliziummodule setzen die Forscher auf Plastik- oder Farbstoffsolarzellen.

Singapur - Die Effizienz der potenziell günstigen Farbstoff-Module kann nun durch eine Blütenstruktur der lichtaktiven Halbleiter fast verdoppelt werden. Forscher aus Singapur berichten in der Fachzeitschrift "Applied Physics Letters" über ihre ersten Prototypen.

"Diese Methode ist einfacher und günstiger als andere Technologien wie beispielsweise Silizium-Solarzellen oder anorganische Dünnfilm-Module", sagt Changyun Jiang von der Nanyang Technological University in Singapur. Obwohl sie bisher nur einen bescheidenen Wirkungsgrad aufweisen, könnten sie mit speziell geformten Nanostrukturen bald effizienter Strom liefern. Als lichtaktive Substanz nutzten die Forscher das Pigment Zinkoxid, das sie mit zusätzlich Farbstoffmolekülen versetzten. Bieten Nanostäbchen innerhalb der Zelle bereits eine große Oberfläche, um das Sonnenlicht einzufangen, können blütenformige Strukturen die Effizienz deutlich steigern.

Erste Versuche zeigten, dass so der Wirkungsgrad dieser Zellen von etwa einem Prozent auf 1,9 Prozent verbessert werden kann. In den Labormustern vergrößerten die Blütenstrukturen aus Zinkoxid nicht nur die Oberfläche, sondern verringerten auch die so genannte Elektron-Loch-Rekombinationsrate. Diese sollte in einer Solarzelle möglichst klein sein, damit mehr Ladungsträger zur Stromgewinnung genutzt werden können.

Marktreif sind diese Solarzellen allerdings noch nicht. Wirkungsgrade von etwa zehn Prozent müssten vorher erreicht werden. Gelingt dies, lockt ein günstiges Produktionsverfahren, das ohne das aufwändig hergestellte monokristalline Silizium auskommt.