Graphen-Elektroden ermöglichen flexible und durchsichtige Solarzellen

Solarzellen sind ein wichtiger Teil der Bemühungen, alternative Energiequellen zu fossilen Brennstoffen zu finden. Allerdings sind sie nicht gerade ein unauffälliger Anblick. Was bei großen Solaranlagen wenig stört, könnte Hausbesitzern, die sich eine Solaranlage aufs Dach bauen wollen, ein Dorn im Auge sein. Tesla bietet deshalb Solarzellen an, die wie gewöhnliche Dachziegel aussehen. Eine andere alternative sind Solarzellen, die durchsichtig sind und auf Fenstern oder anderen Oberflächen angebracht werden können. Forschern des MIT ist es nun gelungen, Solarzellen zu entwickeln, die nicht nur durchsichtig, sondern auch biegsam sind. Das Geheimnis hinter den Zellen sind Elektroden aus Graphen.

Graphen-Elektroden lösen diverse Probleme

Organische Solarzellen sind zwar weniger effizient als ihre siliziumbasierten Verwandten, aber dafür haben sie andere Vorteile: Sie sind deutlich günstiger und einfacher herzustellen. Außerdem sind sie leichter, flexibler und unter Umständen auch durchsichtig. Allerdings sorgt die Elektrodenschicht oftmals für eine Verdunklung oder Einfärbung der Zellen, und wenn die Zellen dünner werden sollen, geht das schnell auf Kosten der sowieso schon nicht idealen Effizienz.

Die Forscher des MIT konnten diese Probleme mit Hilfe von Graphen lösen. Das 2D-Material ist ein hervorragender elektrischer Leiter und kann in Schichten verarbeitet werden, die nur ein Atom dick und so so gut wie unsichtbar sind. Bei der Entwicklung ihrer Zellen musste das Team das Problem lösen, dass die Elektroden nur schwer aneinander haften und die Elektronen gern zwischen den beiden Graphen-Schichten springen – was die Effizienz der Zellen weiter verringert.

Bis zu 10 Prozent Effizienz sind möglich

Um dieses Problem zu lösen, verwendeten die Forscher Ethylen-Vinylacetat (EVA) anstelle eines Klebers, um das Graphen mit dem Substrat zu verbinden. Das Resultat waren zwei Elektroden-Schichten, die genauso funktionierten, wie sie es sollten.

Das Team verglich die entwickelten Zellen im Anschluss mit Solarzellen aus Standardmaterialien wie Aluminium und Indiumzinnoxid, die auf Glas und ein flexibles Substrat aufgebracht wurden. Die Graphen-Solarzellen haben eine Effizienz von 4,1 Prozent, was deutlich unter der Effizienz herkömmlicher Solarzellen liegt, aber deutlich besser ist als die Effizienz vergleichbarer, durchsichtiger Solarzellen.

Die Forscher schätzen jedoch, dass sie diese Effizienz auf bis zu 10 Prozent erhöhen können, ohne dass die Transparenz verloren geht. Außerdem arbeitet das Team daran, die Zellen so zu skalieren, dass sie auf Fenstern und Wänden angebracht werden können.

via MIT