„Coole“ Solarzellen
Solarzellen erreichen schnell eine Temperatur von bis zu 130 Grad Celsius, was ihre Lebensdauer massiv verkürzen kann. US-Wissenschaftler wollen mit winzigen Pyramiden und kegelförmigen Strukturen aus Siliziumdioxid Abhilfe schaffen.
Solarzellen gehören zu den vielversprechendsten und weitverbreitetsten Technologien erneuerbarer Energien. Sie sind einfach verfügbar und lassen sich leicht herstellen. Trotzdem konnten die bisher effizientesten Designs nur einen Bruchteil der Sonnenenergie in Elektrizität umwandeln. Bei diesem Prozess erhitzt sich die Solarzelle, sie wird schnell bis über 130 Grad Celsius heiss. Diese Überhitzung kann ihre Lebensdauer deutlich verkürzen. Damit sie länger hält muss sie etwa mittels Ventilation oder Kühlmittel gekühlt werden, was laut sehr kostspielig sein kann.
Mit Hilfe von Siliziumdioxid liessen sich selbstkühlende und langlebige Solarzellen schaffen. Das haben Wissenschaftler der amerikanischen Stanfort University herausgefunden. „Eine sorgfältig gestaltete Schicht aus Siliziumdioxid verbessert die Strahlung bei vorbestimmten thermischen Wellenlängen, um die Wärme der Solarzelle effektiver abzuleiten“, erklärt Elektrotechnik-Professor Shanhui Fan.
Dank einer kegelförmig strukturierten Schicht aus Siliziumdioxid können sich Solarzellen laut Fan in Zukunft selbst kühlen. Er hat eine Struktur entwickelt, die unerwünschter Wärmeeinstrahlung standhält. „Die Solarindustrie investiert viel Geld, um die Effizienz von Solarzellen zu verbessern“, so der ebenfalls an dem Projekt beteiligte Physiker Linxiao Zhu. „Dies können wir durch eine sorgfältige Änderung der Zellschichten erzielen, was folglich unser Design relevant für die Solarforschung macht.“
Durch die Einbettung winziger Pyramiden und kegelförmiger Strukturen auf einer dünnen Schicht aus Siliziumdioxid fanden die Forscher einen Weg, unerwünschte Wärme von der Zelloberfläche durch die Atmosphäre und wieder zurück in den Raum zu leiten. „Unser neuer Ansatz kann die Betriebstemperatur von Solarzellen senken, die Energiekonversionseffizienz erheblich verbessern und die Lebenserwartung der Solarzellen erhöhen“, so Zhu. (mgt/mai)
