11/01/2011 - Nach der effizientesten Solarzelle

Menéame

Eine Forschungsgruppe der Complutense University in Madrid studiert seit fünf Jahren eine neue Art von Materialien, deren Anwendung in Solarzellen vor kurzem sehr vielversprechende Ergebnisse gezeigt hat. Dieses neue Konzept beruht auf einer effizienteren Nutzung der Sonnenstrahlung und verwendet dabei das Konzept der Zwischenband-Materialien.

"Die Zwischenbandmaterialien stellen eines der revolutionärsten und vielversprechendsten Konzepte dar, die in den letzten Jahren entwickelt wurden, um die Effizienz der Solarzellen zu erhöhen," erklärt David Pastor, Forscher an der Fakultät für Physik an der Complutense University in Madrid (UCM).

Wir befinden uns derzeit in der dritten Generation von Photovoltaikgeräten, in denen eine ganze Reihe von Technologien vorgeschlagen werden, mit denen hocheffiziente Photovoltaische Zellen unter Verwendung von Herstellungsverfahren und -verfahren hergestellt werden sollen, die die Kosten nicht übermäßig belasten. Diese neuen Technologien haben das Potenzial, die durch die thermodynamische Grenze von etwa 40% auferlegten Höchsteffizienzen zu überschreiten.

"Wenn die Ziele dieser dritten Generation erreicht werden, könnte die Photovoltaik zu einer Wettbewerbsoption gegenüber anderen nicht erneuerbaren Energiequellen werden," so Javier Olea, ein anderer Forscher der Gruppe.

Eine der Technologien zur Entwicklung von Zwischenbandmaterialien ist die Einführung einer hohen Konzentration von Verunreinigungsatomen, die tiefe Ebenen mit Energien erzeugen, die in der Mitte des verbotenen Energiebandes (Gap) des Wirtshalbleiters liegen. Dies würde es ermöglichen, Träger nicht nur vom Valencianband zum Halbleiter-Fahrband zu erregen, indem Photonen mit Energie aufgenommen werden, die der Energie des Halbleiter-Gap entspricht oder darüber liegt, wie es in den traditionellen Solarzellen der Fall ist, sondern auch Elektronen durch Photonen, die weniger als die Energie des Halbleiters verfügen, mit Hilfe einer deutlichen Steigerung der Effizienz der Photovoltaik-Zelle.

Theoretische Berechnungen der Professoren Antonio Luque und Antonio Martí vom Institut für Solarenergie (I.E.S.) der Polytechnischen Universität Madrid (UPM) prognostizieren für diese Art von effizienten Solarzellen bis zu 60%, Werte weit über der aktuellen Effizienz von Si-Zellen mit einer einzigen Bindung (22%). Das heißt, mit dem gleichen Materialbereich könnten viele mehr Photonen aus der Sonne für elektrische Energie bereitgestellt werden.

Eine neue Generation von Photovoltaikgeräten

Die Forschungsgruppe "Laminas Delgadas y Microelektronik" der Fakultät für Physik an der Complutense University in Madrid, angeführt von Professor German González, widmet sich seit fünf Jahren der Erforschung und Entwicklung von Technologien für die Herstellung von Zwischenbandmaterialien. Diese Forschungsarbeiten wurden im Rahmen der Projekte CONSOLIDER GENESIS-FV des Ministeriums für Wissenschaft und Innovation und NUMANCIA II der Autonomen Gemeinschaft Madrid durchgeführt, in denen bis zu zehn Forschungsgruppen zusammenarbeiten. Diese Projekte werden von den Professoren Antonio Luque und Antonio Martí vom Institut für Solarenergie (I.E.S.) der Polytechnischen Universität Madrid koordiniert.

Die jüngsten experimentellen Ergebnisse der Gruppe haben gezeigt, dass die Einführung durch Ionenimplantation von Titan in Silizium Zwischenbandmaterialien erzeugt.

"Diese Arbeit ist dank der Arbeit, die in den C.A.I. (Forschungshilfezentrum) für Physiktechnik, insbesondere im Bereich Mikroelektronik und Elektronikmikroskopie des Campus der UMC, geleistet wurde, möglich," so Professor German González.

Für die Forschungen, die durchgeführt wurden, um diese neue Art von Material, zwei Schüler der Fakultät für Physik der Complutense University of Madrid, Maite Irigoien und Eric García, wurden am 24. November mit dem Ersten Preis im Bereich der Experimental- und Umweltwissenschaften in der . Maite Irigoyen und Eric García haben bei diesem Wettbewerb gemeinsam die Ergebnisse einer Arbeit mit dem Titel "Zwischenbandmaterialien für eine neue Generation von Solarzellen" vorgestellt. In dieser Ausgabe des Wettbewerbs wurden 129 Arbeiten von 39 spanischen Universitäten vorgestellt. Dieser Preis beinhaltet eine Dotation von 9000 EUR für die Teilnehmer und 3000 EUR für die Tutoren.

Vor kurzem wurde ein Antrag auf ein spanisches Patent an der UCM-UPM Co-Eigenschaft gestellt, um die Ergebnisse der beteiligten Forscher beider Universitäten zu schützen, in denen neue Strategien für die Herstellung von Solarzellen unter Verwendung von Zwischenbandmaterialien vorgeschlagen werden.

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