Erstmals gelang es amerikanischen Wissenschaftlern eine Solarzelle herzustellen, die sowohl aus halbleitendem Kunststoff besteht als auch aus Nanostäbchen eines anorganischen Halbleiters. Damit vereint die Technik die Vorteile beider Materialien und ist vergleichsweise preiswert. Das berichten die Chemiker von der University of California in Berkley in der Zeitschrift Science.
Bislang erreicht der Solarzellen-Prototyp von Paul Alivisatos lediglich einen Wirkungsgrad von 1,7 Prozent. Zum Vergleich: Der Rekord liegt derzeit etwa bei 35 Prozent. Das Besondere der Solarzelle ist weniger ihre Lichtausbeute als ihre Machart.
In einen halbleitenden Kunststoff wurden Stränge aus Cadmiumselenid, einem anorganischen Halbleiter, eingebracht. So macht der Kunststoff die Zelle flexibel. Daher kann sie auch auf bewegliche Unterlagen aufgetragen werden. Das anorganische Medium aus 100 bis 100000 Molekülen Cadmiumselenid liefert definierte elektrische Eigenschaften und kann den Wirkungsgrad steigern.
Reine Kunststoffzellen sind wegen ihres geringen Wirkungsgrades chancenlos gegenüber Solarzellen aus anorganischen Halbleitern wie Silizium oder Galliumarsenid. Die jedoch müssen um hohe Wirkungsgrade zu erzielen, in Reinräumen hergestellt werden und sind dadurch entsprechend teuer. Bei der Mischung beider Materialien kann laut Alivisatos weniger sauber gearbeitet werden. Deshalb verspricht die Hybridzelle preiswerter als herkömmliche Produkte zu werden.
Dennoch muss die Effizienz der Solarzelle steigen. Das möchte Alivisatos erreichen, indem er die Nanostränge aus Cadmiumarsenid dichter packt und Ordnung hineinbringt. Möglicherweise lässt sich mit Weniger an Kunststoff und Mehr an anorganischen Halbleitern der Wirkungsgrad bereits auf einfache Weise verbessern.
Spielarten der Neuentwicklung könnten sich über die Länge der Cadmiumarsenidstränge ergeben: Je nach Länge absorbieren die Nanostränge eine andere Wellenlänge des sichtbaren Lichts. Verschiedene Nanostäbchen in Kombination könnten also die Lichtausbeute weiter erhöhen.
Susanne Donner
