Wie funktioniert eine Solarzelle? ● Gehe auf SIMPLECLUB.DE/GO & werde #EinserSchüler
Herkömmliche Photovoltaik-Solarzellen werden bei der Umwandlung von Licht in elektrische Energie relativ effektiv. Diese normalerweise auf Silizium basierenden Geräte versorgen bereits Millionen von Haushalten auf der ganzen Welt. Sie sind jedoch auch frustrierend starr, was es schwierig macht, sie in gepackte, heterogene städtische Umgebungen zu integrieren. Um das Problem zu lösen, hat ein Forscherteam eine flexible Solarzelle entwickelt, die kürzlich einen Effizienzrekord in ihrer Kategorie brach.
Es handelt sich um eine lösungsbasierte organische Single-Junction-Solarzelle, dh sie besteht aus zwei Arten von zwei unterschiedlichen Polymerschichten, die auf einem biegbaren Film abgeschieden werden. Wissenschaftler der Universität Erlangen-Nürnberg in Deutschland und der South China University of Technology konnten auf einer Fläche von einem Quadratzentimeter einen Umwandlungswirkungsgrad von 12,25 Prozent erreichen, was einen bemerkenswerten Schritt über dem bisherigen Rekord von 9,7 Prozent darstellt. Die Gruppe veröffentlichte ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Natur Energie.
Konventionell eingesetzte Photovoltaikzellen gewinnen mit einem maximalen theoretischen Wirkungsgrad von 29 Prozent nach wie vor den Umwandlungswettbewerb. Verbesserte flexible Solarzellen bieten jedoch einen zwingenden Kompromiss: Wenn sie flexibel sind, könnten wir eines Tages Gebäude in dicht besiedelten Städten haben, die buchstäblich in eine Schicht aus Solarzellen eingewickelt sind. In der Lage zu sein, viel mehr Fläche abzudecken, könnte das wettmachen, was den Zellen derzeit an Effizienz fehlt.
Massive Solarparks von China bis Kalifornien haben revolutioniert, wie wir die unglaubliche Menge an Lichtenergie nutzen können, die die Sonne täglich auf die Erde strahlt. Diese Arten von Arrays sind jedoch astronomisch teuer und erfordern große Flächen ungenutztes Land.
Die flexible Alternative, die in dieser Studie vorgestellt wird, benötigt weniger Materialien - wodurch die Herstellungskosten gesenkt werden - und kann über die vorhandene Infrastruktur implementiert werden. Dr. Ning Li, ein Materialwissenschaftler an der FAU, sagte, diese Zusammenarbeit habe eine Formel gefunden, die die flexible Solarzellenforschung wahrscheinlich vorantreiben wird.
"Ich denke, der beste Weg, um unsere Arbeit zu beschreiben, ist, sich eine Schachtel Lego-Steine vorzustellen", erklärte Li. „Unsere Partner in China haben einzelne Molekülgruppen in die Polymerstruktur eingefügt und angepasst, und jede dieser Gruppen beeinflusst eine spezielle Eigenschaft, die für die Funktion von Solarzellen wichtig ist.“
Der nächste Schritt für dieses Projekt ist die Entwicklung eines größeren Prototyps, um mit dem Testen zu beginnen.
Diese flexiblen Zellen ersetzen keine zuverlässigen Zellen auf Siliziumbasis, sondern ergänzen sie. Ländliche und vorstädtische Häuser mit mehr Platz werden wahrscheinlich weiterhin hocheffiziente, aber steife Zellen verwenden. Wenn sich zukünftige Wolkenkratzer unmerklich bewegen, um sich dem Wind anzupassen, könnten sich die Sonnenkollektoren der Zukunft eines Tages mitreißen.
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