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Photovoltaik zum Aufsprühen

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Mit Hilfe neuartiger Nanomaterialien haben Forscher an der Stanford University erstmals Solarzellen entwickelt, die vollständig aus Kohlenstoff bestehen, berichtet Technology Review in seiner Online-Ausgabe. Noch ist die Energieausbeute zwar gering, doch die Wissenschaftler hoffen, dass sich mit dem Verfahren in einigen Jahren kostengünstige und flexible Photovoltaik-Elemente bauen lassen, die robust genug sind, auch härteste Umweltbedingungen auszuhalten.

Ziel ihres Teams sei nicht gewesen, Solarzellen aus Silizium und anderen anorganischen Materialien zu ersetzen, erläutert Zhenan Bao, Professorin für Chemieingenieurwesen, die das Forschungsprojekt leitet. Stattdessen gehe es darum, neue Nischen für die Energiegewinnung zu erschließen. "Kohlenstoff ist eines der am häufigsten vorkommenden Elemente auf der Erde und flexibel einsetzbar."

Kohlenstoff ist erstaunlich widerstandsfähig – das nur atomdicke Graphen und die langen, dünnen Kohlenstoffnanoröhrchen gehören zu den stärksten Materialien auf dem Planeten. Photovoltaiksysteme aus Kohlenstoff könnten beispielsweise auf Gebäude aufgesprüht werden – oder aufgerollt einfach mitgenommen. Verschiedene Formen von Kohlenstoff lassen sich auch ausdrucken, um dünne, transparente und dehnbare Solarzellen herzustellen.

Dank der dem Ausgangsmaterial innewohnenden Vielfältigkeit nutzten die Forscher verschiedene Varianten des Kohlenstoffs, um jede der Komponenten ihrer Solarzelle zu entwickeln. Die drei Hauptbestandteile – eine Nanoröhrchen-Kathode, eine Graphen-Anode und eine aktive Schicht aus Nanoröhrchen und Fullerenen – wurden allesamt ausgedruckt oder aus einer Tinte verdampft.

Die Kohlenstoff-Solarzellen wandeln derzeit noch weniger als ein Prozent der Energie des Lichtes in Strom um – gute Solarzellen erreichen mittlerweile rund 20 Prozent. Bao zufolge arbeitete ihre Gruppe allerdings vor allem mit Ausgangsstoffen von der Stange, die nur leicht verändert worden seien. Mit etwas Tuning sei ein deutlich höherer Wirkungsgrad denkbar.

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(bsc)