8.2.2006, 16:13 Uhr
Mehr Strom aus Licht mit Nanoröhrchen
Winzige Röhrchen aus Titandioxid könnten den Weg zu besonders effizienten Solarzellen eröffnen. Entsprechende Resultate präsentieren amerikanische Forscher im Fachblatt "Nano Letters". Die Röhrchen fungieren wie Schnellstraßen für Elektronen und erhöhen damit die Stromausbeute.
"Meiner Meinung nach können wir mit diesen Zellen eine Effizienz von 15 Prozent erreichen", erklärt Craig Grimes von der Pennsylvania State University, University Park. Zwar würden solche Werte auch von anderen Zelltypen erreicht, "wir reden hier jedoch von einer relativ einfachen und kommerziell tragfähigen Fabrikation."
Grimes und seine Arbeitsgruppe stellen ihre Solarzellen her, indem sie zunächst eine transparente Elektrodenschicht und dann eine 500 Nanometer dünne Schicht Titan auf eine Glasscheibe aufbringen. Dann tauchen sie das Glas in ein Säurebad und lassen gleichzeitig einen elektrischen Strom fließen, der das Titan oxidiert. Als Resultat wachsen in der Titanschicht bis zu 360 Nanometer lange Röhrchen aus Titandioxid.
Nach dem Auskristallisieren wird das Titandioxid mit einem Farbstoff behandelt, schließlich folgen ein flüssiger Elektrolyt auf Iodbasis und als Abschluss eine Gegenelektrode. Fällt nun Licht durch die Gasplatte, gibt der Farbstoff Elektronen ab, die durch die Nanoröhrchen rasch zur negativen Elektrode geschleust werden. Von dort können sie über einen Stromkreis zur positiven Elektrode und durch den Elektrolyten wieder zum Farbstoff gelangen - und auf ihrem Weg elektrische Arbeit verrichten.
"Wir haben noch reichlich Optimierungsarbeit vor uns", betont Grimes. Mit den 360 Nanometer langen Nanoröhrchen betrage der Wirkungsgrad der farbstoffsensibilisierten Solarzellen nur etwa drei Prozent. Bei Einsatz einiger Tausend Nanometer langer Röhrchen und einem geringeren Abstand zwischen den beiden Elektroden sollte dieser Wert jedoch weiter steigen, so der Forscher. Vielleicht könne man sogar dem theoretischen Idealwert von 31 Prozent nahe kommen.
Forschung: Gopal K. Mor, Karthik Shankar, Maggie Paulose, Oomman K. Varghese und Craig A. Grimes, Department of Electrical Engineering und Department of Material Science and Engineering, Pennsylvania State University, University Park
Vorab-Veröffentlichung Nano Letters, DOI 10.1021/nl052099j
WWW:
Grimes Group
Solarzellen
Dye-sensitized Solar Cells
Mehr Strom aus organischen Solarzellen
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