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Die dünnste Solarzelle der Welt

 
Mikroskopbild von Wolframdiselenid, mit Elektroden-Anschluss © TU Wien
Mikroskopbild von Wolframdiselenid, mit Elektroden-Anschluss © TU Wien

 

 

 

 

 

 

 

 

Bislang gehörte Wolframdiselenid nicht zu meinem aktiven Wortschatz. Das könnte sich jetzt ändern, denn das Material hat dieser Tage für eine kleine Sensation gesorgt. Wissenschaftlern der TU Wien ist es gelungen, aus dem Material eine ultradünne Solarzelle herzustellen.  Sie ist nur drei Atome dick: Eine Schicht Wolfram-Atome, die oberhalb und unterhalb mit Selen-Atomen verbunden ist. Das entspricht nur winzigen 0,7 Nanometern. Dünner geht´s bislang nicht, sagen die Forscher: Ihr Wolframdiselenid wäre die dünnste Solarzelle der Welt.

Das Material absorbiert Licht, das sich in elektrische Leistung umwandeln lässt. 95 Prozent des Lichts lässt es zwar durch – doch von den verbleibenden fünf Prozent kann ein Zehntel in elektrische Leistung umgewandelt werden. Der interne Wirkungsgrad des Materials ist also relativ hoch.

Der Charme: Weil das Material so lichtdurchlässig ist, könnte man es auf Glasfassaden aufbringen, die dann Solarstrom erzeugen könnten. „Das Material ist günstiger als das bisher eingesetzte Silizium und man braucht weniger davon“, sagt Thomas Müller vom Institut für Photonik. Die Solarzelle wäre zudem viel leichter. Außerdem sei das Material nicht spröde wie Silizium, sagt Müller. Daher ließen sich auch flexible und biegsame Solarzellen herstellen.

Und es gibt noch einen Clou: Wolframdiselenid  kann nicht nur Sonnenlicht in Strom umwandeln. Es geht auch in die andere Richtung: Das Material selbst kann auch mit Strom zum Leuchten gebracht werden. So könne man eines Tages dünne, flexible Displays herstellen oder gar leuchtende Wände oder großflächig-diffuse Raumbeleuchtungen, sagt Müller.

Bis es allerdings die ersten Wolframdiselenid-Solarzellen im Baumarkt gibt, wird es wohl noch einige Jahre dauern. Bislang forschen die Wissenschaftler im Labor und können nur winzige Flocken herstellen. Nächstes Etappenziel: Ein ein Quadratzentimeter großes Stück Wolframdiselenid. Vom Solarmodul ist man also noch weit entfernt.

 

22 Kommentare

  1.   Wirzus

    „Der Charme: Weil das Material so lichtdurchlässig ist, könnte man es auf Glasfassaden aufbringen, die dann Solarstrom erzeugen könnten.“
    Ich würde da vorrangiger die Elektromobilität sehen. Wenn das Zeugs in allen Scheiben verarbeitet werden könnte, dann würde das die Reichweite eines Elektromobils doch ziemlich steigern und zugleich Kosten senken, weil man weniger an die Steckdose müßte.


  2. Wirkungsgrad

    Wenn 95 % ungehindert durchgehen und von Rest 1/10 in Strom geht, ist das ein Wirkungsgrad von 0,5 %

    Na denn viel Spaß beim Verbessern.

  3.   Andreas Seelig

    5% des Lichts mal 10% Wirkungsgrad. Macht einen Gesamtwirkungsgrad von 0,5%. Wie wird die Spannung eigentlich abgeleitet, wenn das Material auf Glas aufgebracht wird? ITO (http://goo.gl/wFX2Ef)?

  4.   ohmy

    ich glaub Sie haben etwas missverstanden:

    im Gegensatz zu herkömmlichen Solarzellen sind diese Schichten durchlässig.
    dh bei zB.10 Schichten kommt noch immer 60% des Lichtes durch und der Wirkungsgrad beträgt 4%:
    0.95^10 sind ca.0.6
    1/10 der restlichen 40% ist der absolute Wirkungsgrad.

    genau das ist im Text mit internen Wirkungsgrad gemeint;)


  5. Die 0,7 nm sind ja nur die beeindruckende Zahl für die Presse. Da sind bestimmt noch Kontaktschichten auf beiden Seiten notwendig, sodass es am Ende einige µm sein werden. Trotzdem noch extrem dünn!

    Allerdings gibt es schon seit den 80-er Jahren des letzten Jahrhunderts Solarzellen aus amorphem Silizium, die ebenfalls nur einige µm dick sind. Die Wirkungsgrade liegen um die 10%, nehmen jedoch durch Alterung im Laufe der Jahre etwas ab. Auf flexiblen Substraten sind sie beliebig biegbar, auch auf unebenen Flächen deponierbar (z.B. auf Dachziegeln) und wenn man sie dünner abscheidet auch semitransparent.

    Dieser Artikel über WSe2-Zellen macht m.E. etwas zu viel Hype.

  6.   Daniel

    na dann doch lieber solarthermie! da gehen 95% der sonnenernergie rein und nur 5% raus. und strom kann man ja auch mit wärme erzeugen!

  7.   joggel

    @ Nur.meine.Pflicht

    Die Solarzelle ist nur wenige Atomschichten dick. Schichten Sie die Solarzellen bis sie lichtundurchlässig ist und Sie kommen auf einen Wirkungsgrad von 10%. Damit liegt der Wirkungsgrad bei dem einer mittelmäßigen Siliziumsolarzelle.

    Dass die Wolframsolarzelle zu 95% lichtdurchlässig ist, ist gerade ihr Vorteil. Die Anwendungsmöglichkeiten sind viel vielfälltiger, unauffällig Energie zu erzeugen.


  8. Ich finde solche Entdeckungen bzw. Entwicklungen sehr spannend und aufregend, haben sie doch das Potential, unsere Welt wirklich sehr zu verändern (im besten Falle natürlich zum Positiven).

    Schade nur, dass derartige Entwicklungen oft nicht nur viel zu wenig (finanziell, aber auch personell und ideell) gefördert werden, sondern oftmals sogar von entsprechenden Lobbys regelrecht bekämpft werden. (Das war beispielsweise der Fall bei den Elektroautos, die v.a. aufgrund der Automobil- und Öllobby wieder vom Markt genommen wurden, siehe diese interessante Doku: http://www.imdb.com/title/tt0489037/)

    Man stelle sich vor, (nach entsprechender Förderung) würden solche Solarmodule extrem günstig angeboten werden, sodass -jeder- quasi autark seine eigene, erneuerbare Energie produzieren könnte? Leider wird es vermutlich (dank Atom- und Stromlobby und einer entsprechend beeinflussbaren Regierung) nie dazu kommen, schade eigentlich. Unsere Menschheit hätte so viel mehr Potential, legte man auf andere Dinge wert…

  9.   konseins

    @Nur.meine.Pflicht
    Bitte erst mal den Artikel aufmerksam (!) durchlesen und dann posten. Kleiner Tipp: Wenn alles Licht vor einer Glasfassade aufgefangen würde, wie sähe es wohl dahinter aus…
    grins

  10.   rsi99

    Und wenn man 200 Tage Strom speichert, kann man einen Tag damit die Fenster leuchten lassen … wenn die Lichterzeugung 100 % wäre. Realistisch sind wahrscheinlich 600 – 1000 Tage.

 

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