Organische Solarzellen mit großen Sprung zur praktischen Nutzung
Die passenden Materialien für den Bau rein organischer Solarzellen sind längst bekannt. Hinter dem nicht ganz eingängigen Namen Y6-SMA versteckt sich ein großes Molekül aus Kohlenwasserstoffen, Stickstoff, Fluor, Schwefel und Sauerstoff.
Seltene Erden, Silizium oder andere Metalle kommen nicht vor. Und trotzdem liegt die Effizienz bei Laborversuchen bei aktuell 19 Prozent. Industriell gefertigte Solarzellen schneiden nicht viel besser ab.
Das größte Problem dieses Aufbaus liegt in der kurzen Lebensdauer. Bisher konnte die Haltbarkeit, die daran gemessen wird, wann die Effizienz auf weniger als 80 Prozent des Ausgangswertes sinkt, nicht überzeugen. Im besten Fall wurden knapp 1.000 Stunden erreicht, was selbst im wenig sonnenverwöhnten Mitteleuropa kein Jahr wäre.
Mit einem neuartigen, scheinbar widersprüchlichen Konzept ist es einem Forschungsteam der University of Hongkong gelungen, diesen Wert zu vervielfachen - annähernd auf das Niveau praxistauglicher Solartechnik.
Die Trennung zwischen den Molekülen, die Elektronen aussenden, und denen, die Elektronen aufnehmen, was zur nötigen Spannung und damit der Stromerzeugung führt, wird in der vorgestellten organischen Solarzellen aufgehoben. Stattdessen verwebt man die Moleküle.
Diese Durchmischung findet auf molekularer Ebene statt, sodass eine Struktur im Nanometerbereich entsteht. In anschließenden Tests mit gepulstem Laserlicht, einem typischen Vorgehen, um Photoelektronik auf Haltbarkeit zu prüfen, wurde der ursprüngliche Wert für die Lebensdauer von 1.000 auf 25.000 Stunden erhöht.
Somit läge die Effizienz nach ungefähr 10 Jahren noch immer bei 80 Prozent. Noch sind es natürlich Laborversuche, aber allein der Umstand, aus organischen Verbindungen ein Solarmodul konstruiert zu haben, das nah dran ist an aktueller Technik, dürfte das Forschungsfeld deutlich interessanter gemacht haben.
Am Ende führt es noch zur kompostierbaren Solarzelle, die nach 20 Jahren Betrieb zu den Gartenabfällen wandert. Zukunftsmusik, aber zumindest aber gäbe es keine Lieferengpässe der weit verbreiteten Elemente.
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