Organische Solarzellen bauen sich von selbst
Deutsche und britische Wissenschaftler haben entdeckt, wie sich Flüssigkristalle mit einem Farbstoff ganz von allein so elegant verbinden, dass ein dünner Film mit guten photovoltaischen Eigenschaften entsteht.
Dieser könnte in Zukunft die Grundlage für günstige, dünne und hoch effektive Solarzellen aus organischen Materialien statt aus Silizium bilden.
Die Forscher des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung in Mainz und vom Cavendish Laboratory an der University of Cambridge beschreiben ihre Entdeckung im Fachblatt "Science".
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"Solche Solarzellen konnten bisher nur in aufwendigen Verfahren hergestellt werden. Hier bilden sie sich spontan", sagt Jenny Nelson, Photovoltaik-Expertin vom Imperial College in London.
Um bei organischen Substanzen die Umwandlungsrate von Licht in elektrischen Strom zu steigern, werden die einzelnen, teilweise stabförmigen Moleküle, exakt geordnet.
Genau dieser Prozess, der sonst mit großem Aufwand verbunden ist, vollzog sich bei dem britisch-deutschen Forscherteam ganz von selbst.
In einer bestimmten Mischung aus den Flüssigkristallen Hexa-Perihexabenzocoronen und einem Perylen-Farbstoff mit nadelförmigen Kristallen richteten sich zahlreiche Moleküle senkrecht aus. So erreichten die Forscher bei Licht der Wellenlänge 490 Nanometer [blau] eine so genannte Quanteneffizienz von 34 Prozent. Je höher dieser Wert ist, desto effizienter kann eine Solarzellen Strom erzeugen.
Wirkungsgrad
Zwar weisen Solarzellen aus kristallinem Silizium eine Quanteneffizienz von nahezu 100 Prozent auf, doch könnten die neuen organischen Solarzellen in Zukunft deutlich günstiger und einfacher hergestellt werden.
Um die Stromausbeute zu erhöhen, müssen die Forscher diese Zellen noch so verbessern, dass sie nicht nur blaues, sondern auch die anderen Farben des Sonnespektrums effektiv in Strom umwandeln können.
Im Unterschied zu den heutigen Silizium-Zellen könnten diese organischen Stromerzeuger auch flexibel gestaltet werden. Diese Eigenschaft wird solche Zellen für den kommerziellen Einsatz in Kleidungsstücken oder sonst beweglichen Trägern interessant machen.