Ein interdisziplinäres Forscherteam von Chemikern, Physikern und Mathematikern hat zum ersten Mal hochauflösende dreidimensionale Bilder vom Inneren einer polymeren Solarzelle erzeugt. Dies liefert wichtige neue Informationen über die Nanostruktur von polymeren Solarzellen und deren Bedeutung für die Leistungsfähigkeit der Zellen. Diese Ergebnisse wurden in der Onlineausgabe der Fachzeitschrift „Nature Materials“ veröffentlicht.
Polymere Solarzellen gelten als die Solarzellen der Zukunft. Sie können sehr schnell und einfach produziert werden und lassen sich sogar ähnlich wie Zeitungen im so genannten Rollenvordruck erzeugen, was sie billig macht. Zusätzlich sind die solaren Stromproduzenten biegsam und flexibel, wie eine Folie können sie in Fahrzeugen oder sogar an Kleidung angebracht werden. Der große Nachteil aber ist der extrem niedrige Wirkungsgrad. Nur magere zwei Prozent der Energie des Sonnenlichts wird in elektrische Ladungen umgewandelt.
Metalloxid-Polymer-Mischung soll Effizienz verbessern
Um dies zu ändern arbeiten Forscher an Verbesserungen, unter anderem durch neue Kombinationen von Grundmaterialien. In Hybrid-Solarzellen, die aus einer Mischung von zwei verschiedenen Materialien bestehen, werden beispielsweise ein Polymer und ein Metalloxid verwendet, um elektrische Ladungen an den Phasengrenzen zu erzeugen, wenn das Material von der Sonne beschienen wird.
Der Vermischungsgrad dieser beiden Materialien ist dabei ein entscheidender Faktor für die Effizienz. Eine sehr starke Vermischung vergrößert die Phasengrenzen, was die Entstehung von elektrischen Ladungen verbessert. Gleichzeitig erschwert es aber den Abtransport der Ladungen. Vermischen sich die beiden Materialien hingegen kaum, wird genau der gegenteilige Effekt beobachtet. Die sehr unterschiedliche chemische Natur von Polymeren und Metalloxiden bereitet Schwierigkeiten, die Nanostruktur zu kontrollieren und zu visualisieren.
