Neue Solarzelle

Mittels der neu entwickelten ISAM-Methode kann Licht direkt in Strom umgewandelt werden – und das umweltfreundlich.

WissenschafterInnen der „Virginia Tech“ (Virginia Polytechnic Institute and State University) entwickelten eine Technologie, die mittels Photovoltaik umweltfreundlich Licht direkt in Elektrizität umwandeln kann.

Bisher wurden Solarzellen sehr teuer und die Umwelt belastend produziert. Die ISAM-Methode („ionically self-assembled monolayers“ – durch Ionen selbstangeordnete Einzelschichten) macht nun eine einfache und umweltfreundliche Herstellung der Solarzellen möglich. Das Prinzip stellten die ForscherInnen kürzlich auf dem 220. Treffen der „American Chemical Society“ in Washington vor.

Das Herzstück der neuen Solarzelle ist ein System aus aneinander gereihten Molekülen, die aus organischen Grundstoffen bestehen. Die ForscherInnen schafften es, ganz dünne Schichten zu schneiden, die anschließend aufeinander gelegt werden. Jede Schicht ist so dick wie ein Molekül. Die Schichten sind unterschiedlich geladen und üben eine starke Anziehungskraft aufeinander aus.

Die Molekularschichten bestehen aus Fullerenen (Kohlenstoffverbindungen) und leitenden Polymeren. Bestrahlt man/frau die Solarzellen mit Licht, so setzt das Polymer Elektronen aus der Schicht frei. Die in der danebenliegenden Schicht positionierten Fullerene ziehen diese Elektronen an. Während der Elektronenbindung entstehen entgegengesetzt geladene Schichten, zwischen denen wiederum Strom fliesst.

Der grosse Vorteil der neuen Solarzelle ist, dass sie ohne giftige Lösungsmittel oder teure Instrumente betrieben wird. An der Methode, Strom aus Sonnenenergie zu gewinnen, wird nämlich oft kritisiert, dass sie so umweltfreundlich gar nicht sei. Bei der Herstellung von Solarzellen wird viel Energie benötigt und es werden dafür oft Schwermetalle und giftige Chemikalien eingesetzt. Dies sei kontraproduktiv zum Versuch, auf eine umweltfreundliche Art und Weise Strom herzustellen.

Elektrizität aus Sonnenenergie zu gewinnen, stellt angesichts der weltweiten Ressourcenknappheit die Zukunft der Energieversorgung dar. Vor allem in den Ländern des Südens ist Solarenergie eine günstige Art, Strom zu gewinnen – wären da nicht die hohen Kosten der Zellen. Um wirklich überall auf der Welt Sonnenenergie in Strom umwandeln zu können, müssen sich die Herstellungskosten verringern. Die ISAM-Methode stellt insofern eine wirkliche Chance für die Länder des Südens dar, denn künftig können Zellen viel billiger hergestellt werden.

Circa 95 Prozent der weltweit produzierten Solarzellen bestehen aus dem Halbleitermaterial Silizium. Halbleiter sind Stoffe, die unter Zufuhr von Licht oder Wärme elektrisch leitfähig werden, während sie bei tiefen Temperaturen isolierend wirken. Silizium bietet den Vorteil, dass es als zweithäufigstes Element der Erdrinde noch in ausreichenden Mengen vorhanden ist.