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Linz (jku) - Der weltweite Energiebedarf steigt stetig und wird sich bis zum Jahr 2100 gegenüber heute
mehr als verdoppeln. Gleichzeitig gefährdet die Energieerzeugung unsere Umwelt und das Klima. Alternative
Energiequellen können den Bedarf kaum decken - derzeit können moderne Solarzellen nur 20 Prozent des
Sonnenlichts nutzen. Das könnte sich bald ändern: Ein Forschungsdurchbruch am Institut für Halbleiter-
und Festkörperphysik an der Johannes Kepler Universität (JKU) Linz zeigt nun völlig neue Wege im
Bereich der Photovoltaik auf.
Die Sonne sendet andauernd unvorstellbar große Energiemengen in Form von Licht auf die Erde. Schon ein kleiner
Prozentsatz davon würde ausreichen, um die ganze Menschheit mit genügend Energie zu versorgen. Und im
Gegensatz zu den meisten anderen Ressourcen ist die Sonne eine schier endlose Energiequelle – zumindest für
die nächsten paar Milliarden Jahre. Leider ist die gegenwärtige Technologie nicht imstande, diesen Reichtum
effektiv zu nutzen.
Hochqualitative Varianten heutiger Solarzellen werden meist aus Silizium hergestellt und wandeln auch nach 50 Jahren
Forschungsarbeit „nur“ etwa 20 Prozent der Sonnenleistung in elektrische Leistung um. Leider kann Silizium den
infraroten Teil des Sonnenspektrums, die sogenannte Wärmestrahlung, nicht absorbieren. Lange Zeit war es fraglich,
ob wesentlich mehr überhaupt erreichbar ist. Susanne Kreuzer hat nun einen Durchbruch erreicht: In ihrer Diplomarbeit
ist es erstmals gelungen, auch diesen Anteil photovoltaisch zu nutzen. „Die faktische Steigerung ist vorerst gering,
rund ein Prozent. Aber wir haben damit eine Tür aufgestoßen, die unsere Nutzung der Solarenergie revolutionieren
könnte“, freut sich Kreuzer über den spektakulären Erfolg ihrer Grundlagenforschung.
Nano-Revolution an der JKU
Sie verwendet dazu Schichten aus Bleisulfid-Nanokristallen, die kaum größer als ein Hunderttausendstel
eines Sandkorns sind. „Diese Kristalle sind auch im Infrarotbereich aktiv. Beschichtet man die Rückseite herkömmlicher
Solarzellen damit, könnte man die Effizienz zukünftiger Solaranlagen sehr kostengünstig steigern“,
schlägt Kreuzer vor.
Neben der Optimierung der Schichtdicke untersuchte Kreuzer auch verschiedene Herstellungsmethoden. Meist wird das
in einer Flüssigkeit gelöste Bleisulfid dabei einfach auf die Solarzelle aufgetropft. Außerdem
erforschte sie den Einfluss organischer Verbindungsmoleküle auf den Stromtransport. „Bis wir die Nano-Kristallzellen
im Einsatz sehen, muss ihr Wirkungsgrad noch verbessert werden”, so Kreuzer, “aber ich konnte klar zeigen, dass
die Schichten ihren Zweck erfüllen.“
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