Chinesische Wissenschaftler entwickeln Solarzellen auf Siliziumbasis, die nur 50 Mikrometer dick sind und dennoch eine gute Energieumwandlungseffizienz aufweisen.
Flexible Solarzellensimulation. Foto: laremenko/iStock
Ein von Experten der Jiangsu University of Science and Technology (JUST) geleitetes Forschungsteam hat eine Solarzelle auf Siliziumbasis entwickelt, die dünner ist als ein DIN A4-Blatt Papier, berichtete Interesting Engineering am 13. Februar. Forscher der Curtin University, Australien, und des chinesischen Unternehmens LONGi Green Energy Technology haben ebenfalls an der neuen Studie mitgewirkt.
Solarzellen auf Siliziumbasis erfreuen sich immer größerer Beliebtheit. Allerdings ist diese Technologie oft auf Orte wie bodengebundene Solarparks mit flachen, starren Paneelen beschränkt. An anderen Orten, beispielsweise im Weltraum, sind gekrümmte Oberflächen erforderlich, sodass teurere Technologien zum Einsatz kommen müssen.
Solarzellen aus kristallinem Silizium haben eine „Sandwich“-Struktur, bei der die Halbleiterscheibe oder Mittelschicht den größten Teil der Dicke des Panels ausmacht. In der neuen Studie hat das Team Siliziumplatten hergestellt, die nur 50 Mikrometer dick sind und damit dünner als ein Blatt DIN A4-Papier. Obwohl sie nicht wie Papier gefaltet werden können, können Siliziumbatterien aufgerollt werden, was für den Einbau in Satelliten oder andere Weltraumanwendungen nützlich ist.
Die Dünnermachung von Siliziumbatterien hat noch einen weiteren Vorteil. Dadurch kann bei der Herstellung weniger Material verbraucht werden, was sowohl das Gewicht als auch die Implementierungskosten reduziert.
Allerdings haben Dünnschicht-Solarzellen auch den Nachteil einer geringeren Leistungsumwandlungseffizienz (PCE). Dies ist auch der Hauptgrund, warum sich dünne Siliziumbatterien noch nicht durchgesetzt haben. In früheren Versuchen haben Wissenschaftler flexible Siliziumbatterien mit einer Dicke von weniger als 150 Mikrometern und einem maximalen PCE von 24,7 % hergestellt.
Der PCE dünnerer Platten muss auf ungefähr diesem Niveau gehalten werden, damit die Batterie effizient arbeitet. In der neuen Studie konnte das Team den PCE für alle von ihnen hergestellten Platten mit Dicken zwischen 50 und 130 Mikrometern erfolgreich um über 26 % steigern.
Da sich Silizium-Solarzellen beliebig biegen lassen, glaubt das Team, dass sie in zahlreichen Geräten wie Drohnen, Ballons und sogar tragbaren intelligenten Geräten eingesetzt werden könnten. Ihr derzeitiger Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung flexibler, äußerst tragbarer Solarmodule, die wie eine Filmrolle aufgerollt werden können.
Thu Thao (laut Interesting Engineering )
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