Neues Zeitalter der erneuerbaren Energien dank Solarzellen aus Plastikfolie?
Heutzutage fertigt man die meisten Photovoltaikanlagen aus Silizium und setzt auf komplizierte Nanostrukturen, deren Entwicklung allerdings viel Zeit und Mühe erfordert. Wie jetzt britische Wissenschaftler melden, können organische Solarzellen auch auf Kunststofffolie gedruckt werden. Damit erhält man Materialien, die dann ähnlich wie Frischhaltefolie ausgebreitet werden können und "ultrabillige Solaranlagen zum privaten und industriellen Einsatz" ergeben. Die Plastikfolien können durch Abscheiden aus Lösungen bedruckt werden. Dabei setzt man das kostengünstige Rolle-zu-Rolle-Druckverfahren ein. Diese Technologie befindet sich bei einigen großen Schaltungen mit Dünnschichttransistoren und anderen Bausteinen bereits in Anwendung. Der Wirkungsgrad dieser Solarzellen, der zwischen 7% und 8% liegt, sollte jedoch auf mindestens 10% verbessert werden, um in wirtschaftliche Bereiche zu gelangen. Wissenschaftler der Universitäten Sheffield und Cambridge im Vereinigten Königreich untersuchten Struktur und Zusammensetzung bestimmter Polymere, wobei die ISIS-Neutronenquelle und extrem helle Röntgenstrahlen an der Diamond Light Source facility des Science and Technology Facilities Council (STFC) in Oxfordshire zum Einsatz kamen. Die im Fachjournal "Advanced Energy Materials" veröffentlichte Studie ergab Folgendes: Werden komplizierte Gemische von Molekülen in einer Lösung auf einer Oberfläche verteilt - etwa wie beim Lackieren einer Tischplatte -, so separieren sich die verschiedenen Moleküle in Richtung Ober- und Unterseite der Schicht, wodurch der Wirkungsgrad der resultierenden Solarzelle maximal wird. Dr. Andrew Parnell von der University of Sheffield regt an, "anstelle komplexer und teurer Herstellungsverfahren zur Erzeugung einer speziellen Halbleiter-Nanostruktur lieber das Druckverfahren in Großserie einzusetzen, um nanodünne Solarzellenfolien (60 Nanometer) zu produzieren, die mehr als tausendmal dünner als der Durchmesser eines menschlichen Haars sind." "Mit Hilfe der ISIS-Neutronenstrahlen und der hellen Röntgenstrahlen der Diamond-Anlage können wir den inneren Aufbau und die Eigenschaften der Solarzellenmaterialien zerstörungsfrei erforschen", ergänzt Dr. Robert Dalgliesh von der ISIS. "Wir lernen durch die Untersuchung der Schichten in den Materialien, die Sonnenlicht in Elektrizität umwandeln, auf welche Weise verschiedene Prozessschritte den Gesamtwirkungsgrad verändern und die Gesamtleistung der Polymersolarzelle beeinflussen." "In den nächsten 50 Jahren muss die Gesellschaft den wachsenden Energiebedarf der Weltbevölkerung ohne Einsatz fossiler Brennstoffe befriedigen können, und die einzige erneuerbare Energiequelle, die dazu geeignet ist, ist nun einmal die Sonne", kommentiert Professor Richard Jones von der University of Sheffield. Er geht davon aus, dass die neue Technologie, verbunden mit weiterer Forschung, zum Einsatz kommen könne, um Solarzellen in immer effizienteren Varianten anzuwenden. "Innerhalb von nur wenigen Stunden gelangt genug Energie aus dem Sonnenlicht auf die Erde, um den Energiebedarf unseres gesamten Planeten für ein ganzes Jahr zu decken - wir müssen nur recht bald in der Lage sein, dies in einem viel größeren Umfang zu nutzen, als wir das jetzt können. Kostengünstige und effiziente Polymersolarzellen, die große Flächen abdecken, könnten bei der Erschließung eines neuen Zeitalters erneuerbarer Energien von großer Hilfe sein."Weitere Informationen unter: Science and Technology Facilities Council (STFC): http://www.stfc.ac.uk/ Advanced Energy Materials: http://onlinelibrary.wiley.com/journal/10.1002/(ISSN)1614-6840
Länder
Vereinigtes Königreich