Physiker der ITMO-Universität haben eine neue Möglichkeit entdeckt, transparente Materialien zu verwendenSolarzellenunter Beibehaltung ihrer Effizienz.Die neue Technologie basiert auf Dotierungsmethoden, die die Eigenschaften von Materialien durch Zugabe von Verunreinigungen verändern, ohne dass dafür teure Spezialgeräte erforderlich sind.

Die Ergebnisse dieser Forschung wurden in ACSApplied Materials & Interfaces („Ion-gated small Molecule OPVs: Interfacial doping of Charge Collectors and Transport Layers“) veröffentlicht.

Eine der faszinierendsten Herausforderungen in der Solarenergie ist die Entwicklung transparenter lichtempfindlicher Dünnschichtmaterialien.Die Folie kann auf gewöhnlichen Fenstern angebracht werden, um Energie zu erzeugen, ohne das Erscheinungsbild des Gebäudes zu beeinträchtigen.Doch die Entwicklung von Solarzellen, die einen hohen Wirkungsgrad mit einer guten Lichtdurchlässigkeit vereinen, ist sehr schwierig.

Herkömmliche Dünnschichtsolarzellen verfügen über undurchsichtige Metallrückseitenkontakte, die mehr Licht einfangen.Transparente Solarzellen nutzen lichtdurchlässige Rückelektroden.In diesem Fall gehen zwangsläufig einige Photonen beim Durchgang verloren, was die Leistung des Geräts beeinträchtigt.Darüber hinaus kann die Herstellung einer Rückelektrode mit entsprechenden Eigenschaften sehr teuer sein“, sagt Pavel Voroshilov, Forscher an der School of Physics and Engineering der ITMO-Universität.

Das Problem der geringen Effizienz wird durch Dotierung gelöst.Doch um sicherzustellen, dass die Verunreinigungen korrekt auf das Material aufgetragen werden, sind komplexe Methoden und teure Geräte erforderlich.Forscher der ITMO-Universität haben eine kostengünstigere Technologie zur Herstellung „unsichtbarer“ Solarmodule vorgeschlagen – eine Technologie, bei der das Material mit ionischen Flüssigkeiten dotiert wird, was die Eigenschaften der verarbeiteten Schichten verändert.

„Für unsere Experimente haben wir eine Solarzelle auf Basis kleiner Moleküle genommen und daran Nanoröhren befestigt.Als nächstes haben wir die Nanoröhren mit einem Ionengatter dotiert.Wir haben auch die Transportschicht bearbeitet, die dafür verantwortlich ist, dass die Ladung von der aktiven Schicht erfolgreich die Elektrode erreicht.Dies gelang uns ohne Vakuumkammer und unter Umgebungsbedingungen.Wir mussten lediglich etwas ionische Flüssigkeit tropfen und etwas Spannung anlegen, um die nötige Leistung zu erzielen.“ fügte Pavel Woroschilow hinzu.

Beim Testen ihrer Technologie konnten die Wissenschaftler die Effizienz der Batterie deutlich steigern.Die Forscher glauben, dass die gleiche Technologie auch zur Verbesserung der Leistung anderer Solarzellentypen eingesetzt werden könnte.Jetzt planen sie, mit verschiedenen Materialien zu experimentieren und die Dotierungstechnologie selbst zu verbessern.