Effiziente Solarzellen werden billiger
Um die Kohlendioxid-Emissionen aus der Energieproduktion entscheidend zu verringern, müssen kostengünstigere und allgemein zugänglichere Wege zur sauberen Energieerzeugung entwickelt werden. Von allen erneuerbaren Energiequellen hat die Sonnenenergie mit Abstand das größte Potenzial. Die derzeit auf dem Markt erhältlichen anorganischen Solarzellen sind jedoch noch zu teuer, um mit herkömmlichen Energiequellen konkurrieren können. Hybride anorganisch-organische Solarzellen stellen eine neue Technologie mit großem Potenzial für eine billige Fertigung dar. Auf der Basis einer nanostrukturierten Kreuzung verbinden sie billig und reichlich vorhandene organische Materialien mit den Vorteilen von anorganischen Materialien in Bezug auf Stabilität und Ladungstransport. Das EU-finanzierte Projekt CHOIS ("Characterisation of hybrid inorganic-organic solar cells by advanced spectroscopic methods") wollte unser Wissen über die Wirkmechanismen von Hybrid-Solarzellen verbessern, um letztlich hohe Wirkungsgrade zu erreichen. Zunächst charakterisierten die Wissenschaftler ein modernes Hybrid-Cadmiumsulfid (CdS)-Polymer-System durch transiente Absorptionsspektroskopie. Die Ergebnisse zeigten, dass die Anregungen in CdS eine längere Lebensdauer haben, was darauf schließen lässt, dass die Ladungserzeugung nicht auf kleine Domänengrößen begrenzt ist. Die Wissenschaftler fanden auch die wichtigsten Verlustprozesse, die die Ladungserzeugung in dem verwendeten Polymer begrenzen. Im nächsten Schritt wurde ein anorganisches Material mit einem breiteren Absorptionsspektrum verwendet, um einen größeren Teil des Sonnenspektrums zu nutzen. Aufgrund ihrer breiten Absorptionsspektren wurden Antimon- und Wismutsulfide wurden als vielversprechende Alternativen zu CdS identifiziert, wobei das erstere höhere Wirkungsgrade aufwies. Seine minimierten Energieverluste wurden der Ladungstrennung zugeschrieben. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen schlugen die Wissenschaftler neue Materialkombinationen vor, um effizientere Hybrid-Solarzellen herzustellen. Dichte Schichten von Antimonsulfid wurden hergestellt und an Solarzellen mit einem Polymer als Lochleiter getestet und ergaben eine Effizienz von mehr als 3%. Da das anorganische Material die Hauptwirkkomponente war, wurden solche Solarzellen als lösungsprozessiert anorganisch klassifiziert. CHOIS trug zur Weiterentwicklung des Wissens über die Mechanismen von Hybrid-Solarzellen und zur Bestimmung der effizientesten Herstellung bei. Dies sollte die Entwicklung von Hybrid-Solarzellen mit einem lösungsprozessierten Heteroübergang fördern und damit den Weg zur Erzeugung von alternativen und kostengünstigen Solarzellen ebnen.
Schlüsselbegriffe
Solarzellen, Hybridsolarzellen, hybrid anorganisch-organisch, Spektroskopie
