Physikern der Universität Lund in Schweden ist es gelungen, kleine Antennen zum Sammeln von Sonnenstrahlen zu konstruieren, die effizienter sein sollen als die gebräuchlichen Silizium-Solarzellen im All. Mit einer neuen Methode wurde ein Nanodraht aus verschiedenen Materialien konstruiert. Im Februar wurden sie für Tests ins All geschickt.
Die Nanodrähte bestehen aus Indium, Arsen, Gallium und Phosphor. Im Vergleich zu den Silizium-Solarzellen soll dieser Materialmix besser zum Sonnenspektrum passen. Die verschiedenen Materialien reagieren nämlich auf unterschiedliche Anteile des Sonnenlichts. So kann derzeit ein Wirkungsgrad von 16,7 Prozent garantiert werden. Bis zu 47 Prozent, so hoffen die Entwickler, sollen mit dieser Zusammensetzung erreicht werden. Die Nanodrähte sind zudem sehr leicht und beanspruchen wenig Fläche. Effizienz in Kombination mit geringem Gewicht ist bei Solarzellen fürs Weltall der wichtigste Faktor.
Die größte Herausforderung bestand darin, den Strom zwischen den Materialien zu übertragen. Magnus Borgström, Professor für Festkörperphysik, und Lukas Hrachowina haben es geschafft verschiedene Bandlücken in den Solarzellen zu kombinieren, um das Problem zu lösen. Ihre Ergebnisse haben sie in dieser Studie dargelegt. Es hat mehr als zehn Jahre gedauert, erklären die Physiker in einer Presseaussendung der Universität Lund. Weltweit gibt es rund zehn Forschungsteams, die sich aktiv mit Nanodraht Solarzellen beschäftigen.
Solarzellen mit unterschiedlichen Bandlücken, sogenannte Tandemsolarzellen, sind bisher vor allem auf Satelliten zu finden. Silizium-Solarzellen haben bei ca. 20 Prozent ihre maximale Grenze für den Wirkungsgrad eigentlich schon erreicht. Daher hat sich der Fokus nun auf die Entwicklung von Tandemsolarzellen verlagert. Die gebräuchlichste Methode zum Bau von Tandemsolarzellen besteht darin, verschiedene Halbleitermaterialien übereinander zu synthetisieren. Materialien werden kombiniert, die verschiedene Teile des Sonnenspektrums absorbieren können. Tandemsolarzellen auf Siliziumbasis stoßen auf großes Interesse und beinhalten das Aufbringen dünner, halbtransparenter Folien aus anderem lichteinfangendem Material auf das Silizium. Die Forscher in Lund verfolgen einen etwas anderen Ansatz. Sie haben eine Methode entwickelt, bei der sie extrem dünne Stäbe aus halbleitendem Material auf einem Substrat aufbauen. Der Vorteil ist eine geringe Menge an Material pro Flächeneinheit, was die Produktionskosten senken und zu einer nachhaltigeren Alternative werden könnte.
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