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Lichttechnik: Solarzellen mit Graphen-Elektroden
Transparente Solarzellen auf Fensterscheiben

Der Anblick von Sonnenkollektoren auf Dächern gefällt nicht jedem. Ihre großflächige Montage könnte bald Vergangenheit sein, z. B. mit Teslas Solarzellen in Dachziegelform – oder mit transparenten Zellen an Hauswänden und auf Fensterscheiben.

(Bild: MIT/Stuart Darsch)

Am Massachusetts Institute of Technology (MIT) ist es gelungen, Solarzellen zu entwickeln, die transparent und biegsam sind. Basis dieser Technologie sind Elektroden aus Graphen.

Graphen-Elektroden bieten gute Alternativen

Dass organische Solarzellen nicht so effizient sind wie Zellen, die auf Silizium basieren, ist allgemein bekannt. Der Vorteil organischer Zellen ist jedoch, dass sie deutlich günstiger und unproblematischer herzustellen sind. Sie sind leichter, flexibler und können auch transparent sein. Die Elektrodenschicht verdunkelt allerdings die Zellen oder färbt sie ein.  Sollen die Zellen dünner gefertigt werden, sinkt die Effizienz noch mehr.

Die Forscher am MIT konnten diese Probleme mit Graphen lösen. Das Material ist ein solider elektrischer Leiter. Er lässt sich in Schichten verarbeiten, die nur ein Atom dick sind und mit dem Auge nahezu nicht erfasst werden. Die Hürde, dass Elektroden schwer aneinander haften und zwischen den Graphen springen, musste allerdings noch überwunden werden. Die Folge dessen wäre eine weitere Verringerung der Wirtschaftlichkeit.

(Bild: MIT) - mit einem Klick vergrößern

Effizienz wird noch gesteigert

Die Lösung fanden die Forscher im Einsatz von Ethylen-Vinylacetat (EVA), das statt eines Klebers verwendet wird, um Graphen mit Substrat zu verbinden. Dadurch wurden zwei Elektroden-Schichten geschaffen, die gut miteinander funktionierten.

Anschließend wurden die neu entwickelten Zellen mit herkömmlichen Solarzellen aus Materialien wie Aluminium und Indiumzinnoxid verglichen, die auf Glas und ein flexibles Substrat aufgebracht wurden. Das Ergebnis war, dass die Zellen aus Graphen-Elektroden zwar nur eine Effizienz von 4,1 aufweisen, was deutlich geringer ist als bei herkömmlichen Zellen, allerdings auch deutlich besser als die Effizienz vergleichbarer transparenter Solarzellen.

Voraussichtlich lässt sich die Effizienz der Zellen auf bis zu 10 Prozent steigern, ohne dass sie ihre Durchsichtigkeit verlieren. Zusätzlich wird am MIT daran geforscht, die Größe der Zellen so anzupassen, dass sie auf Fenstern und an Wänden aufgebracht werden können.

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