Photovoltaik in Zukunft auch bei Nacht - 500 Beiträge pro Seite

[Kuehe]

Das haben amerikanische Forscher festgestellt

[Kuehe]

22. November 2002
Grundlagenforschung: Solarzellen könnten gesamtes Lichtspektrum nutzen
Amerikanische Forscher haben mit einer praktisch zufälligen Entdeckung die Hoffnung geschürt, Solarzellen mit weitaus höherem Wirkungsgrad als heute fertigen zu können

[Kuehe]

Der Bandabstand im Halbleiter Indiumnitrid beträgt nicht wie bisher angenommen 2 Elektronenvolt, sondern nur 0,7 Elektronenvolt. Dies bedeute, daß eine aus verschiedenen Legierungen von Indium, Gallium und Stickstoff aufgebaute Solarzelle das gesamte Sonnenlichtspektrum vom nahen Infrarot bis weit in den ultravioletten Bereich in Strom wandeln könnte. "Es ist, als ob die Natur dieses Material genau dafür geschaffen hat, das Sonnenlicht-Spektrum abzudecken", sagte Wladek Walukiewicz, der Leiter der Forschungsgruppe der Materials Sciences Division (MSD) am Lawrence Berkeley National Laboratory. Wenn es gelänge, Solarzellen aus diesem Material herzustellen, würden sie bei relativ niedrigen Kosten alle bisherigen Wirkungsgrad-Rekorde brechen.

Die grundlegende Limitierung des Wirkungsgrades von Solarzellen liegt in ihrem Wirkungsprinzip: Photonen, sozusagen die "Lichtteilchen", treffen auf einen Halbleiter und heben ein Elektron in ein höheres Energieniveau, wodurch eine elektrische Spannung entsteht. Die Energie des Photons muss zu der Energie des Bandabstands passen: bei zu niedriger Energie (z.B. Infrarotlicht) kann das Elektron nicht angehoben werden. Ist die Energie zu hoch, geht der überschüssige Anteil der Energie des Photons verloren. Silizium-Solarzellen haben deshalb einen maximalen Wirkungsgrad von ca. 30%.

Um dieses Problem zu umgehen, werden verschiedene Halbleitermaterialien mit unterschiedlichen Bandabständen "gestapelt" - Einfallendes Sonnenlicht trifft zuerst auf das Halbleitermaterial mit dem höheren Bandabstand. Photonen hoher Energie heben Elektronen auf ein höheres Energieniveau, das eine höhere Spannung erzeugt und daher auch die höhere Energie wieder über den externen Stromkreis abgeben kann. Photonen niedrigerer Energie passieren dieses Halbleitermaterial und bewirken den Effekt erst im Halbleiter mit passendem Bandabstand. Auf diese Weise ließen sich theoretische Dutzende unterschiedlicher Halbleitermaterialien "stapeln", mit einem Wirkungsgrad dieser Stapelzellen von 70% und mehr. Das Problem ist nur, dass die Halbleitermaterialien zu unterschiedliche Kristallstrukturen aufweisen und deshalb bereits mit 2 unterschiedlichen Lagen schwierig herzustellen sind. Der Rekord mit "Triple Cells", also Solarzellen mit 3 Lagen, liegt derzeit bei 32,3%.

Anders die Eigenschaften des Indium-Gallium-Nitrids: Je nach Verhältnis Indium zu Gallium lässt sich ein Bandabstand einstellen, der praktisch kontinuierlich das gesamte Sonnenlichtspektrum abdeckt. Die Kristalleigenschaften des Materials ermöglichen Stapelzellen ohne die bisher üblichen Probleme an den Kristallgrenzen. Bereits eine zweilagige Solarzelle mit Bandabständen von 1,7 und 1,1 Elektronenvolt könnte einen Wirkungsgrad von 50% erreichen, so die Forscher. Solarzellen mit einer Vielzahl von Schichten, deren Bandabstand sich jeweils geringfügig unterscheidet, könnten an den maximalen theoretischen Wirkungsgrad von über 70% heranreichen.

Noch ist nicht nachgewiesen, dass sich überhaupt Solarzellen aus diesem Material herstellen lassen. Bisher wurde Indium-Gallium-Nitrid sozusagen für das "Gegenteil" von Solarzellen verwendet: Leuchtdioden nutzen den gleichen Effekt in umgekehrter Form.

[Quelle: Lawrence Berkeley Labs]

[Kuehe]

Quelle:
http://www.solarrechner.de/news.htm#1

[GauJones]

[dekafive]

Herr laß Hirn regnen! Die Dummheit hier unten ist allzu groß!

Woher soll denn die Energie für den Sensor kommen, wenn nicht von der Sonne? Und wenn man die nicht sieht, gibt`s eben auch keine Strahlung irgendeiner Wellenlänge, deren Energiegehalt auch nur ansatzweise lohnenswert wäre...

Man kann natürlich mit einem Scheinwerfer den Solarpanel anstrahlen. Aber das wäre dann so, als würde man 1 Mark bezahlen, um 3 Pfennig zu erhalten.

[Kuehe]

Könnt ihr nicht lesen ihr Armleuchten

[Webworker]

Kuehe ist im Recht. Wenn bei uns gerade Nacht ist, könnten australische Photovoltaikanlagen dadurch durchaus mehr abwerfen.

Und gute Nacht.

[Kuehe]

#2 von Kuehe 22.12.02 18:38:37 Beitrag Nr.: 8.159.560 8159560
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22. November 2002
Grundlagenforschung: Solarzellen könnten gesamtes Lichtspektrum nutzen
Amerikanische Forscher haben mit einer praktisch zufälligen Entdeckung die Hoffnung geschürt, Solarzellen mit weitaus höherem Wirkungsgrad als heute fertigen zu können

[Mad Henry]

Kuehe,

was verstehst Du unter "Photovoltaik auch bei Nacht"?

Wenn Du nach gründlichem Studium des von Dir gefundenen Artikels nun der Meinung bist, durch die "Nutzung des gesamten Lichtspektrums" nun auch nachts Strom erzeugen zu können, so ist diese Schlußfolgerung falsch. Davon steht auch nichts in dem Artikel.

Auch Licht im Infrarot- oder UV-Bereich erfordert eine Strahlungsquelle. Und die einzige Strahlungsquelle, über die wir nunmal verfügen ist - richtig! - die Sonne.

Der Mond scheidet da völlig aus, falls Du auch an den gedacht hast.

[Groupier]

Natürlich funktionieren Solarzellen auch bei Nacht.
Vorrausgesetzt das genug Photonen (Licht) vorhanden ist.

Solarzelle heisst aus Licht mach Strom.

Das heisst aber auch ohne Licht kein Strom.

Ob die Solarzelle das ganze Spektrum der Licht- und IR- Wellenlängen nutzt ist vollkommen wurscht.
Wenn keine Licht- oder IR-Wellen anliegen ist´s dunkel, kalt oder beides und es gibt keinen Solarstrom.
Basta!

mfg.

Groupier

p.s. Hab mal technische Optik bei einer Kapazität des Fachs gehabt.

[Kuehe]

Kennt ihr den http://www.solarrechner.de/feedback.htm