Technology Review > Energie > Solare Dauerbrenner
Solare Dauerbrenner
25.04.07 – David Talbot
![Bild 1 [180 x 180 Pixel @ 24,6 KB]](/tr/imgs/08/2/5/4/2/7/5/2939be3a4a04345e.jpg)
Bild: Gary Meek/Georgia Tech
Solarzellen erzeugen normalerweise um die Mittagszeit den meisten Strom, weil dann die Sonne ihren höchsten Punkt erreicht hat und ihre Strahlen sie dann in einem 90 Grad Winkel trifft. Vor und nach 12 Uhr reduziert sich die Effizienz hingegen. Forscher am Georgia Tech Research Institute haben nun einen Photovoltaik-Prototypen entwickelt, der diesen Nachteil umgeht: Ihre Solarzelle besitzt eine Oberfläche aus Hunderttausenden so genannter Nano-Türme, die nur 100 Mikrometer hoch sind. Sie fangen das Licht aus zahlreichen Winkeln ein und arbeiten dann am besten, wenn normale Solarzellen typischerweise in der Leistung heruntergehen.
"Wenn das Licht direkt nach unten fällt, trifft es normalerweise nur die Spitzen der Türme und die 'Straßen' darunter", erklärt Jud Ready, leitender Forschungsingenieur am Electro-Optical Systems Laboratory der Universität. Trifft das Licht hingegen von der Seite auf, wird es von den Seiten der Türme reflektiert. Scheint die Sonne nun in einem Winkel von 90 Grad, liefert der Solarzellen-Prototyp nur einen Effizienzgrad von 3,5 Prozent.
Bei vielen anderen Winkeln ist der Wirkungsbereich hingegen besser - am besten bei 45 Grad mit 7 Prozent. Das heißt: Die Zelle ist nahezu am ganzen Tag vergleichsweise hoch effizient und hat sogar zwei Leistungsspitzen: Die eine am Vormittag, die andere am Nachmittag.
Kommerziell lohnen sich solche Effizienzgewinne derzeit noch nicht. Ready arbeitet allerdings bereits an einer Größen- und Leerraumoptimierung seiner Nano-Türme und einer besseren chemischen Zusammensetzung. Als erstes Anwendungsgebiet sind Raumfahrzeuge und Satelliten vorgesehen, die direkt davon profitieren könnten, dass die Solarzellen nicht mehr mechanisch ausgerichtet werden müssen, um direkt in Richtung Sonne zu zeigen. "Immer dann, wenn man mechanische Teile benötigt, könnten diese kaputt gehen", meint Ready. Im Weltraum könne man aber schlecht einen Reparaturtrupp losschicken.
Die Nano-Türme bestehen aus einer Grundfläche aus Siliziumwafern, auf die dann gemusterte Eisenschichten aufgetragen werden. Dieser Überzug dient als "Saatbett" für die Kohlenstoff-Nanoröhrchen, die dann mit einem chemischen Standardverfahren aufgebracht werden. Kohlenwasserstoffgase werden in einem Ofen vom Kohlenstoff getrennt und dann auf den Eisenbereichen aufgebaut. Jeder Turm, der aus einer großen Anzahl von Nanoröhrchen besteht, ist 100 Mikrometer hoch, 40 Mikrometer breit und wird im Abstand von 10 Mikrometern aufgebracht.
Sobald die Nanotürme aufgebaut sind, werden sie mit Cadmium-Tellurid- und Cadmium-Sulfid-Halbleitern überzogen, die dann den Strom erzeugen. Schließlich wird noch Indium-Zinn-Oxid als Elektrode aufgebracht. Die fertige Zelle nutzt die Nanoröhrchen sowohl als Basis für die photovoltaischen Elemente als auch als Leiter, um die Elektronen zu den Elektroden zu bringen. Ready nutzt jeden Quadratzentimeter aus - 40.000 Nanotürme sind auf dieser Fläche enthalten, und jeder Turm besitzt wiederum Millionen von vertikal ausgerichteten Kohlenstoff-Nanoröhrchen.
Ready will in den nächsten zwei Jahren seinen Prototypen weiter verbessern und sicherstellen, dass die Technik einen Raketenstart und das schwierige Umfeld im Weltraum überlebt. Er will die Technologie außerdem mit weiteren Halbleitermaterialien kompatibel machen, weil Cadmium-Tellurid zu giftig für die Massenverwendung ist. Geht alles gut, sollen die neuen Solarzellen in fünf bis zehn Jahren kommerziell erhältlich sein.
Mehr dazu:
Animation der Funktionsweise des Photovoltaik-Prototypen
Permalink: http://heise.de/-279747
Technologie-Partner
- 3D
- 3D-Drucker
- App
- Auto
- Autoindustrie
- Batteriechemie
- Bildung
- Biosensoren
- Datenschutz
- Energie
- Erneuerbare Energien
- Fab Lab
- Fernsehen
- Gentechnik
- GPS
- Halbleiter
- Handy
- Hardware
- Hotspot
- Hybridantrieb
- Innovation
- Internet
- Internet-Geschichte
- Japan
- Klimaschutz
- Laser
- Logistik
- Maschinenbau
- Medizin
- Memristor
- Nanotechnologie
- Navigation
- Netzneutralität
- Objektiv
- Patente
- Pharmaindustrie
- Photonik
- Placebo
- Produkte
- Prozessor
- Raumfahrt
- Roboter
- Sicherheit
- Smartphone
- Social Network
- Solarenergie
- Start-ups
- Themenmolekül
- Web 2.0
- WLAN
- Blog
- Service
