Universität Paderborn meldet »Durchbruch« bei Solarzellen mit Tetracen-Beschichtung

Ein dünner Film aus dem Kohlenwasserstoff Tetracen kann hochenergetische Photonen aus dem kurzwelligen Spektrum dazu bringen, statt eines Elektrons gleich zwei in Bewegung zu setzen. Wird Tetracen auf eine Solarzelle aufgebracht, lässt sich der theoretisch mögliche Wirkungsgrad von 29,1 Prozent auf rund 35 Prozent steigern. Die physikalischen Grundlagen hierfür wurden bereits Ende der 70er Jahre entdeckt, die praktische Umsetzung scheiterte jedoch an der Übertragung der im Tetracen freigesetzten Energiebündel (Excitonen) auf das Silizium, wo die Elektronen entstehen. Ein erster Erfolg gelang vor fünf Jahren am Massachusetts Institute of Technology (MIT). Die Forscher erreichten mit einer Zwischenschicht aus Hafniumoxynitrid einen Wirkungsgrad von 5,1 Prozent für Tetracen-Siliziumzellen.
Physiker der Universität Paderborn haben nun herausgefunden, dass Defekte in Form von ungesättigten chemischen Bindungen an der Grenzfläche zwischen dem Tetracenfilm und der Solarzelle den Exzitonentransfer dramatisch beschleunigen. Normalerweise gehen solche Defekte in Solarzellen mit Energieverlusten einher. »Im Fall der Silizium-Tetracen-Grenzfläche sind die Störstellen essenziell für den schnellen Energietransfer. Die Ergebnisse unserer Computersimulationen sind wirklich überraschend. Darüber hinaus liefern sie präzise Hinweise für das Design eines neuen Typs von Solarzellen mit deutlich erhöhtem Wirkungsgrad«, erklärt Professor Wolf Gero Schmidt, Physiker und Dekan der Fakultät für Naturwissenschaften an der Universität Paderborn. Das sei ein »entscheidender Durchbruch«.
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