14.08.2013 06:52
Quelle: schweizerbauer.ch - sda
Energie
Forscher «dopen» Solarzellen
Dünnschicht-Solarzellen aus Kadmium-Tellurid (CdTe) sind günstig in der Herstellung, aber mit der Effizienz hapert es noch im Vergleich zu den marktführenden Silikon-Solarzellen. Nun ist es Empa-Forschern gelungen, mit einer Methode namens «Doping» die Effizienz auf ein kommerziell interessantes Niveau aufzuputschen.

Dazu haben sie eine hauchdünne Schicht Kupfer auf die CdTe-Schicht auf einer Metallfolie aufgedampft - ein Prozess, der Doping genannt wird, wie die Eidgenössische Materialforschungsanstalt Empa am Dienstag mitteilte. Derzeit werden als Trägermaterial für CdTe-Zellen meist starre Glasplatten verwendet, doch Metallfolien wären günstiger, leichter und  flexibler. 

Höhere Effizienz

Die Forscher konnten so nach eigenen Angaben die Effizienz - also den Anteil des Sonnenlichts, der in Strom umgewandelt wird - von unter 8 auf 11,5 Prozent steigern. Den Rekord von 13,6 Prozent erzielte das Team um Ayodhya Tiwari mit «gedopten» CdTe-Zellen auf Glas, wie sie im Fachblatt «Nature Communications» berichten. 

Laut den Forschern ist dies ein bedeutender Fortschritt: CdTe-Zellen auf Metallfolien seien bislang für ihre geringe Effizienz berüchtigt gewesen, schrieb die Empa. Dabei wäre ihr Potenzial enorm: Sie benötigen ein Minimum an Material und können in grossen Mengen günstig auf Rollen produziert werden - eine Hoffnung für günstige und vielseitig einsetzbare Sonnenenergie. 

Keine Überdosis 

Das Knifflige war es, das Kupfer, das die Zahl der positiven Ladungen auf der Solarzelle erhöht, auf das CdTe zu bekommen. Dem Team um Lukas Kranz, Doktorand in Tiwaris Team, ist es nun gelungen, die Menge an aufgedampftem Kupfer so genau dosieren, dass eine Schicht aus einzelnen Kupfer-Atomen auf dem CdTe zu liegen kam. Wenn die Forscher mit zu wenig oder mit einer Überdosis Kupfer «dopten», sank die Effizienz ab. 

Noch liege die Stromausbeute der Dünnschicht-Solarzellen auf Metallfolien etwas unter jener von Zellen auf anderen Trägermaterialien wie den sehr teuren Polyimide-Folien. Tiwaris Team hatte 2011 eine solche Zelle entwickelt. Die Forscher glauben jedoch, dass sie mit der Doping-Methode die Effizienz mittelfristig auf 15 Prozent, langfristig sogar auf die magische 20 Prozent-Marke steigern können. 

Als nächsten Schritt wollen sie daran arbeiten, die durchsichtige Schicht über dem CdTe dünner zu machen, damit diese weniger Licht schluckt, bevor es auf die CdTe-Schicht gelangt. Dies würde die optischen Verluste senken, erklärte Tiwari.

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