Licht wird absorbiert und in Elektrizität umgewandelt
Vielleicht erzeugen eines Tages Fenster Strom für Wärme oder Kühlung von Gebäuden. Das ist dann der Forschung an der South Dakota State University und deren Center for Advanced Photovoltaics zu danken. Fensterglas ist meist getönt, um das Licht so zu filtern, damit es nicht zu hell in Gebäuden wird, erklärt die Elektrotechnik-Studentin Anastasiia Iefanova. Aber indem sie die Tönung durch einer transparente Dünnschicht-Solarzelle ersetzte, kann das Licht, das die Tönung spiegelt, nun absorbiert und in Elektrizität umgewandelt werden.
Jedoch sind herkömmliche Solarzellen lichtundruchlässig, nicht transparent. Iefanova sagte sich also: „Ich muss eine durchsichtige Vorrichtung finden, die noch dazu eine elektrische Ladung transportiert“. Die Fulbright-Stipendiatin aus der Ukraine schloss das Forschungsprojekt als Teil ihres Master-Abschlusses im Mai ab. Ihr Berater ist Elektrotechnik-Professor Mahdi Farrokh Baroughi.
Farbstoff-sensibilisierte Solarzelle mit semi-transparentem Potenzial
Um Geräte, die Licht in das Gebäude lassen, zu entwickeln, konzentrierte sie sich auf eine Farbstoff-sensibilisierte Solarzelle, die ein semi-transparentes Potenzial hat. Aber sie musste herausfinden, wie man die hintere Elektrode solcher Solarzellen transparent machen kann. Iefanova hatte Erfahrung mit Solarzellen für den Weltraum durch ihr Diplom-Studium an der National Aerospace University in der Ukraine. „Ich kam von großen Maßstäben zu sehr kleinen Größen“, erklärte sie mit Bezug auf die im Rahmen des Photovoltaik-Programms der SDSU entwickelten mikroskopisch-kleinen Materialien.
Nachdem sie verschiedene Techniken ausprobiert hatte, entwickelte Iefanova ein kostengünstiges Verfahren, um eine Schicht aus Nanopartikeln aus Platin auf FTO-(fluorine-doped tin oxide)-Glas sprühen. „Es sieht durchsichtig aus“, sagte sie, wie getönte Scheiben, aber die neue Dünnschicht kann die gleiche Ladung wie undurchsichtiges Platin transportieren.
Niedrige Herstellungskosten
„Es war sehr einfach“, sagte Iefanova, und folglich werden die Herstellungskosten niedrig sein, wenn diese Technik auf große Flächen angewandt werde, wie die Fenster eines Geschäftsgebäudes. Sprühbeschichtungsverfahren bräuchten weniger als ein Zehntel Material und reduzierten somit die Kosten um mehr als 90 Prozent gegenüber dem herkömmlichen Verfahren, erklärte sie.
Im letzten Schritt untersuchte sie, wie effizient ein so produziertes Modul sein könnte, laut Iefanova vergleichbar mit teureren, transparenten Versionen. „Das war spannend und überraschend“, sagte Iefanova. Iefanova präsentierte ihre Ergebnisse beim Material Research Society Symposium im vergangenen Jahr und bei der Photovoltaic Specialist Conference in diesem Jahr.
„Anastasiia ist eine tolle Forscherin und hat sehr gute Arbeit geleistet“, sagt Baroughi. Er erwartet, dass sie jetzt Zeitschriftenartikel über ihre Forschungsarbeit veröffentlicht. Obwohl ihre Master-Arbeit fertig ist, sind ihre Tage bei der SDSU nicht gezählt – sie will für eine Doktorarbeit im Photovoltaik-und Energiesysteme-Programm zurückkehren.
Siehe auch Artikel auf Solarify: Erste durchsichtige Solarzelle – high Performance Polymer-Solarzellen könnten nachhaltige Architektur revolutionieren.
->Quelle: sdstate.edu