Buch der Synergie


Archived from the original PDF on 29 December Bei Forschungsarbeiten im Hinblick auf neuartige Beleuchtungssysteme hatten Constable und sein Team allerdings neuartige organische Verbindungen entdeckt, die an Zink gebunden intensiv-farbige Materialien bilden.

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Das Team um Prof. Hierbei werden die schweren Teilchen mit Hilfe von Filtern und einer Zentrifuge abgetrennt, um eine Flüssigkeit zu erhalten, die trockengefroren wird. Übrig bleiben Zucker und Farbstoff, nach deren Trennung ein reiner, hell gefärbter Farbstoff in einer sauren Lösung verbleibt. Diese organischen Solarzellen haben zwar eine geringe Leistung, die Produktion von Farbstoff aus Obst ist dafür aber spottbillig.

Transparenz, Leitfähigkeit und katalytische Aktivität. Derzeit besitzen Farbstoffsolarzellen einen transparenten Film aus einem Oxid, das auf Glas aufgebracht und elektrisch leitend ist. Eine zusätzliche, separate Folie aus Platin wirkt als Katalysator, um die beteiligten chemischen Reaktionen zu beschleunigen.

Doch beide Materialien haben Nachteile: Die Oxidschichten können nicht einfach auf flexible Materialien aufgebracht werden, da sie auf einem starren und hitzebeständigen Substrat wie Glas bedeutend besser funktionieren, während für die Herstellung der Platin-Folien teure Ausrüstungen erforderlich sind. Gewöhnliche Filme aus Kohlenstoff-Nanoröhren haben aber auch ein Problem: Wird der Film dicker gemacht, um ein besserer Katalysator zu sein, wird er weniger transparent.

Weitere Partnerschaften und Projekte führen zu Prototypen wie die flexible Multizellenfolie SureVolt für Tarn- und Sicherheitsanwendungen des australischen Verteidigungsministeriums.

Dyesol liefert inzwischen Fertigungs-, Prototyping- und Forschungsanlagen der dritten Generation, und die australische Produktionseinrichtung besitzt die Kapazität, im Jahr bis zu Die Herstellungslinien stellen derzeit ockerfarbene Farbstoffsolarzellen her, das Unternehmen plant jedoch zukünftig Zellen auch in den Farben grau, grün und blau anzubieten.

Im Jahr arbeitet die Dyesol Inc. Ein bereits mit der Timo Technologies Co. Es sind moderne Buntglasfenster, welche aus Sonnenlicht sauberen, erneuerbaren Strom erzeugen. Bei dem Forschungsvorhaben zur Entwicklung von textilbasierten Solarzellen, welche Flexibilität, geringes Gewicht und Langlebigkeit kombinieren, werden mit Hilfe unterschiedlicher Materialien und Technologien die photoaktiven Schichten layer-by-layer auf verschiedene textile Substrate aufgebracht, wobei neben Farbstoff-Solarzellen auch Organische Solarzellen untersucht werden.

Ende stellt Sony auf der Messe Eco-Products in Tokio erstmals Prototypen von graphisch aufwendig gestalteten Farbstoffsolarzellen vor, die unter dem Namen Hana Akari vermarktet werden sollen. Als Kubus angeordnet werden sie als Lampenschirme präsentiert, die sowohl in ausgeschaltetem Zustand das Umgebungslicht, als auch angeschaltet das eigene Lampenlicht nutzen. Ob und wann die Technik auf den Markt kommen soll, wird nicht bekannt gegeben. Auch diesmal, ohne irgendwelche Aussagen über einen Produktionsbeginn zu machen.

Damit sollen die Effizienz verdoppelt und die Herstellungskosten mehr als halbiert werden können. Die Tandem-Zelle besteht aus zwei übereinander geschichteten Solarzellen aus verschiedenen Materialien, die für bestimmte Wellenlängenbereiche ausgelegt sind.

Die minimalistische Parkbank besitzt eine transparente, mit Solarzellen bedeckte Tragkonstruktion, die während des Tages Energie sammelt, um nachts zu leuchten. Wesentliches Element der Zelle ist die sonst als Flüssigkeit aufgebrachte Elektrolytschicht, die oftmals Probleme bereitet, und die beim Verfahren von SolarPrint durch eine druckbare Elektrolyt-Paste aus Kohlenstoff-Nanoröhren, Graphen und ionischen Salzen ersetzt wird.

Das Unternehmen erwartet, die Herstellungskosten dadurch auf weniger als ein Viertel der Kosten herkömmlicher Verfahren senken zu können. Im Juli erhält SolarPrint 1,6 Mio. Gleichzeitig wird die in Sandyford, Dublin, bestehende Pilotproduktion erweitert und ein neues Hauptquartier eröffnet. Das Unternehmen konzentriert sich ab Mai auf die Markteinführung kleine Zellen zur autonomen Versorgung verschiedener Funksensoren, die auch in Innenräumen eingesetzt werden können und eine Lebenserwartung von 10 Jahren haben.

Über eine ähnliche Technologie wird im Oktober berichtet. Unter anderem sollen verschiedene Solarladegeräte für elektronische Geräte wie Mobiltelefone auf dem Markt getest werden. Beim Update ist auf der Homepage des Unternehmens allerdings nichts mehr davon zu finden. Forscher der Cornell University um Prof. Das Verfahren verwendet Phthalocyanin , ein gängiger industrieller Farbstoff mit ähnlicher Struktur wie Chlorophyll, der nahezu das gesamte Sonnenspektrum absorbieren kann.

Dabei werden ein einfacher Säure-Katalysator sowie relativ stabile Moleküle, sogenannte geschützte Catechine, eingesetzt, um die organischen Moleküle zu ordentlichen zweidimensionalen Blättern zusammenzustellen.

Diese Blätter werden dann übereinander gestapelt um ein Gitter zu bilden, das für die Bewegung der Ladung Wege durch das Material bietet. Shimomura hatte das Protein erstmals beschrieben. Anfang melden Wissenschaftler der University of Buffalo um Prof. Richard Eisenberg eine neue Klasse von photosensibilisierenden Farbstoffen entwickelt haben, mit denen sie Solarzellen hergestellt hätten, welche Sonnenenergie direkt in elektrischen Strom umwandeln können — und damit das komplexe System von Leitern umgehen, wie es sonst in den meisten Solarzellen benötigt wird.

Leider wird diese interessante Aussage in den Presseberichten nicht näher ausgeführt. Entsprechende Patente sind bereits angemeldet. Die Farbstoffsolarmodule des DIE werden im sogenannten Meander-Design hergestellt, und die langzeitstabile Versiegelung erfolgt durch ein ebenfalls im Siebdruck aufgebrachtes Glaslot.

Forschungspartner ist das Singapore Institute of Manufacturing Technology. Auch Ayomi Perera von der Kansas State University arbeitet an einer Optimierung von Farbstoff-Solarzellen, die den Einsatz giftiger Chemikalien vermeidet - zugunsten von harmlosen Bakterien, wie sie häufig im Erdboden zu finden sind. Einem Bericht vom April zufolge nutzt Perera das Bakterium Mycobacterium smegmatis , welches ein Protein namens MspA produziert, das in einer gereinigten Form bereits viele Anwendungen hat.

Hinzugemischt zu Farbstoffen, die weniger giftige Chemikalien als konventionelle Farbstoffe enthalten, werden damit Solarzellen beschichtet: Mit den vermutlich ersten Solarzellen mit eingebauten Proteinen sollen letztendlich Zellen mit biologisch abbaubaren oder umweltfreundlichen Komponenten herstellbar werden.

Bislang wird der farbstoffsensibilisierte Elektrolyt der Zelle zumeist aus einer organischen Flüssigkeit hergestellt, die auslaufen und die Zelle korrodieren kann. Der Nanotechnologie-Experte Robert P. Im Gegensatz zur originären Grätzelzelle verwendet die neue Solarzelle Halbleiter sowohl vom n-Typ als auch vom p-Typ, während ein Monolayer aus Farbstoffmolekülen als Übergang zwischen den beiden genutzt wird.

Der Sonnenlicht-absorbierende Farbstoff, in dem Photonen in Strom umgewandelt werden, liegt genau zwischen den beiden Halbleitern. Bei Forschungsarbeiten im Hinblick auf neuartige Beleuchtungssysteme hatten Constable und sein Team allerdings neuartige organische Verbindungen entdeckt, die an Zink gebunden intensiv-farbige Materialien bilden. Die mit farbigen Zinkverbindungen bestückten Solarzellen arbeiten noch nicht effizient, doch solange herkömmliche Farbstoff-Solarzellen Farbstoffe auf der Basis von Ruthenium verwenden, das als sehr seltenes Metall mit rund 3.

Eisele an einem System arbeiten, das die Verfahren des Lichteinfangs durch Tiefsee-Bakterien modelliert. Es wird damit jedoch gerne experimentiert, um grundlegende Prinzipien zu studieren, die zu optimalen Materialien für bestimmte Anwendungen führen können. Die Solar-Glaswaren sammeln Energie aus dem Umgebungslicht, egal ob aus dem Glas gerade getrunken wird oder es verlassen auf der Seite steht. Graphen leitet Elektrizität und auch Wärme erstaunlich gut.

Stellt man sich die einlagigen Schichten aufgerollt vor, so erhält man gestreckte Kohlenstoffnanoröhren , und wenn einige der Sechserringe durch Fünferringe ersetzt werden, wölbt sich die ebene Fläche zu einer Kugelfläche und ergibt bei bestimmten Zahlenverhältnissen Fullerene diese behandle ich ausführlich unter Nano-Solarzellen. Graphen wurde entdeckt, und der erste bekannte topologische Isolator, eine Legierung aus Wismut und Antimon, erstmals erwähnt.

Im Juni entwickeln und patentieren Wissenschaftler um Klaus Müllen vom Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz neue Verfahren, um durchsichtige Elektroden aus Graphen herzustellen, die in Zukunft Indiumzinnoxid in Solarzellen ersetzen und diese dadurch preiswerter und effizienter machen sollen.

Bei dem Pyrolyse-Verfahren beispielsweise werden auf einer Trägerschicht aus Glas Moleküle erwärmt, die in ihrem Kern bereits kleine Graphenscheiben enthalten und zusätzlich noch Arme aus Kohlenwasserstoffketten tragen. In der Hitze verschmelzen diese Moleküle dann zu einem durchsichtigen Film aus Kohlenstoff, der unter 10 nm dick und auch für einen bestimmten Anteil des infraroten Sonnenlichts durchsichtig ist.

Es gelingt damit, aus dem Ausgangsmaterial Blätter aus Kohlenstoffatomen herauszulösen. Einen der selten externen Links dieser Seite verdient ein Song über Graphene — ja, so etwas gibt es tatsächlich —, der im Oktober auf YouTube erscheint und eine Hommage an J. Cale und Eric Clapton darstellt. Er ist von Wissenschaftlern der Georgia Tech aufgenommen worden An der Rice University wird ebenfalls an transparenten, Graphen-basierten Elektroden gearbeitet, um auf das zunehmend teurer werdende Indiumzinnoxid verzichten zu können.

Reines Graphen hat bei einer ausreichend hohen Transparenz allerdings keine ausreichend hohe Leitfähigkeit — und umgekehrt zeigen engmaschige Metallgitter zwar eine gute Leitfähigkeit, doch Lücken zwischen den Nanodrähten um sie transparent zu halten , machen sie als Stand-alone-Komponenten in leitfähigen Elektroden ungeeignet. Auch ein Raster aus fünf Mikrometer dicken Nanodrähten aus preiswertem und leichtem Aluminium beeinträchtigt die Transparenz in keinster Weise.

Dem Team zufolge sei dieser stromerzeugenden Effekt zwar schon zuvor beobachtet worden, aber die Forscher hatten fälschlicherweise angenommen, er würde auf einem photovoltaischen Effekt beruhen.

Graphen heizt sich deshalb so unterschiedlich auf, wenn sie von einem Laser bestrahlt wird, weil der Elektronen des Materials, die Strom führen, durch das Licht erhitzt werden, während das Gitter der Kohlenstoff-Kerne, die das Rückgrat des Graphen bilden, kühl bleiben. Die Reaktion findet bei Graphen in einem breiten Spektrum von Temperaturen statt, und auch bei Licht, das nicht intensiver als gewöhnliches Sonnenlicht ist. Bei den meisten Materialien würden überhitzte Elektronen Energie an das Gitter um sie herum übertragen.

Da dieses Phänomen so neu ist, ist es noch schwer vorherzusagen, welches seine endgültigen Anwendungen sein könnten. Es könnte ein sehr wirksames Material zum Einfangen der Sonnenergie werden, da es im Gegensatz zu den typischen Photovoltaik-Materialien auf ein breites Spektrum von Wellenlängen reagiert. Bis dahin sind aber noch weitere Forschungen nötig. Hergestellt wird es, indem Eisenchlorid-Moleküle zwischen zwei Schichten aus Graphen eingeklemmt werden.

Eisenchlorid erhöht die elektrische Leitfähigkeit von Graphen, ohne die Transparenz des Materials zu beeinträchtigen. Zeitgleich berichten Forscher der University of Florida um Prof. Üblicherweise werden Schotty-Barrieren gebildet, indem ein Metall auf einem Halbleiter-geschichtet wird. Die verwendete starre Silizium-Basis des Prototyps wird als wirtschaftliches Material für die Massenproduktion allerdings nicht in Betracht gezogen, weshalb man das dotierte Graphen in Kombination nun mit preiswerten und flexiblen Substrate weiterentwickelt.

Wie sich herausstellt, funktioniert das Haarpigment Melanin sogar hervorragend als organischer Halbleiter. Zusammen mit vier weiteren Klassenkameraden am Trinity International College arbeitet er daraufhin an Prototypen, mit denen Mobiltelefone oder Batterien zur Beleuchtung aufgeladen werden können. Als Elektrolyt wirken ein paar Tropfen Jod auf dem Haar, und während das Ende mit dem Siliziumdioxid von einer dünnen Schicht aus Graphit bedeckt wird, bleibt das Ende mit dem oxidierten Kupfer dem Sonnenlicht ausgesetzt.

Die Funktion der Haare ist es dabei nicht, das Sonnenlicht aufzunehmen, sondern als Brücke d. Inzwischen ist auch schon ein Patent angemeldet. Lara und Luis E. Rendon aus Mexiko hingewiesen, den man auch Online findet. Auf der anderen Seite sollte man sich aber auch durch die Website des Ingenieurs Craig Hyatt durcharbeiten, der die ganze Geschichte als Hoax darstellt. An der Sache wird schon seit Jahrzehnten geforscht. Während übliche Solarzellen in der Theorie!

Herkömmliche Solarzellen können nur die Energie bestimmter Wellenlängen des Lichts effizient in Strom umwandeln. Während eine für rote Wellenlängen des Lichts optimierte Zelle Photonen von rotem Licht absorbiert, erzeugt sie Elektronen mit Energieniveaus ähnlich denen der einfallenden Photonen. Dieses verliert jedoch sehr schnell einen hohen Anteil seiner Energie in Form von Wärme, bevor es aus der Zelle entweichen kann, um Strom zu erzeugen.

Umgekehrt kann eine für blaues Licht optimierte Zelle kein rotes Licht in Strom konvertieren. Die Forscher des Boston College stellen daher ultra-dünne Solarzellen her, die nur 15 Nanometer dick sind und eine Leistungssteigerung durch hochenergetische Photonen bzw. Diese Abkühlung geschieht ansonsten innerhalb von wenigen Billionstel Sekunden — wobei sich das Solarmodul aufheizt, was den Wirkungsgrad merklich senkt.

Da jeder Nanodraht sehr dünn ist, müssen die Elektronen nicht weit reisen, um in eine leitfähige Schicht zu entweichen. Um dies zu tun, übernehmen sie einen Ansatz von Prof. Sein Verfahren beinhaltet die Einbeziehung einer Schicht von Quantenpunkten , die wie Filter wirken und selektiv Elektronen mit höherer Spannung als normal extrahieren.

Auch hier lautet das Ziel, durch den effektivsten Leiterdraht Energieverluste zu minimieren, indem die Elektronen schnell aus der Solarzelle entfernt werden, bevor sie abkühlen. Daneben arbeiten Norris und sein Team auch noch an Nanosolarzellen s. Die Fachblogs berichten im Dezember über die Arbeitsgruppe um Prof.

Das konnte ich mir jetzt einfach nicht verkneifen: Um Investoren zu werben behauptet McKirdy, er habe bereits einen Mio. Er brauche allerdings erst einmal 40 Mio. Er dauert nicht lange, bis McKirdy, der von sich behauptet, seit ihrer Gründung Mitglied der Home Land Security zu sein, in den Fachforen als Dieb, Betrüger und meisterhafter Geschichtenerzähler bezeichnet wird.

Der Staat Florida widerruft im September die Existenz der Firma, da sie keine jährlichen Berichte eingereicht hat. Es ist bislang unbekannt, wie viele Personen finanziell geschädigt wurden.

Im November wird er in Florida verhaftet. Die flachen und teiltransparenten holographisch-optischen Elemente namens Holographic Planar Concentrator HPC sind in Streifen angeordnet, die sich mit den zweiseitigen bifacial Solarzellen aus kristallinem Silizium abwechseln, wobei die Hologramme die nützlichen Wellenlängen des Sonnenlichtes von unten auf die Zellen konzentrieren.

Die neuen Paneele lassen sich aber nicht nur auf dem Dach — und sogar nach Norden ausgerichtet — installieren, sondern können ebenso in Fenstern und Glastüren integriert werden. Im Rahmen eines Die beiden Unternehmen wollen im Herbst am Coldenham Umspannwerk in Orange County, New York, drei Solaranlagen gleicher Spitzenleistung installieren 2,5 kW , überwachen und vergleichen, die jeweils ein anderes Design haben: Bifacial Modules und Holographic Bifacial Modules. Weitere Unternehmen scheinen sich nicht mit holographischen Solarzellen zu beschäftigen.

Im Kapitel Optimierungs- und Verstärkungstechniken präsentiere ich verschiedene ähnliche Entwicklungen s. Soweit möglich, habe ich die entsprechenden Solarzellenarten dem Material zugeordnet, aus dem sie hauptsächlich gefertigt sind. Es gibt allerdings ein wesentliches Manko: Durch die Veränderung der elektrischen Schaltung, welche die zwei Arten von Halbleitermaterialien P-Typ und N-Typ-Halbleiter verbindet, kann die Vorrichtung entweder als photovoltaische Zelle oder als thermoelektrischen Generator funktionieren.

Das Unternehmen plant, durch die weitere Entwicklung dieser neuen Technologie namens Matrix Film auch die Leistung der Hybrid-Zelle zu erhöhen, und hat das Ziel, die Technologie um das Jahr herum zu kommerzialisieren. Eine weitere hybride Solarzelle besteht aus Silizium und einen an der Photosynthese beteiligten Proteinkomplex und wird einem Studententeam der Vanderbilt University um Prof.

Einem im April veröffentlichten Bericht zufolge nutzt das Team das sogenannte Photosystem 1 PS1 , das aus Spinat extrahiert und als eine rund einen Mikrometer dünne Schicht auf eine speziell behandelte Siliziumschicht aufgetragen wird. Ein bio-hybrides Solarpaneel mit einer Fläche von rund 60 x 60 cm erzeugt bereits bei einer Spannung von 1 V eine Stromstärke von etwa hundert Milliampere.

Trotzdem gewinnt das Team für seine Arbeit eine Förderung in Höhe von Über hybride Solarpaneele, die gleichzeitig Strom und Wärme liefern, berichte ich im Kapitel Solare Niedertemperatursysteme unter Hybridkollektoren. Die indiumbasierten Solarzellen lassen sich in drei Materialmischungen unterteilen. Kommerziell haben sie bislang jedoch alle noch keine Relevanz. Es gibt noch einige technische Probleme zu lösen, aber das Labor arbeitet dabei bereits mit zwei kommerziellen Partnern zusammen, Rose Street Labs Energy aus Phoenix und Sumika Electronic Materials, einem Geschäftsbereich der japanischen Firma Sumitomo.

Die Solarzelle des NREL, die auf den grundlegenden Arbeiten von Mark Wanlass basiert, wird anstatt auf einem Germanium-Wafer auf einem Galliumarsenid-Wafer aufgebaut und besteht aus Indium-Gallium-Arsenid und Indium-Gallium-Phosphid , um das Sonnenspektrum in drei gleiche Teile zu splitten, die jeweils von einer der drei lichtaufnehmenden Substanzen absorbiert werden, um eine möglichst hohe Gesamteffizienz zu erreichen.

Nach dem Aufbau der Zelle wird der Wafer gedreht und entfernt, wodurch eine extrem dünne und leichte Zelle entsteht — die im Grunde eine neue Klasse von Solarzellen darstellt, welche sich durch besondere Vorteile in Leistung, Design, Betrieb und Kosten auszeichnet und als Inverted Metamorphic Triple-junction Solar Cell bezeichnet wird. Ihre Erfindung geht auf Mark Wanlass zurück.

Das Team von Geisz optimiert den ursprünglichen Entwurf, indem es die mittlere Verbindung ebenso metamorph macht, wie die untere Verbindung. Auch die britische Firma QuantaSol Ltd. Ende entdecken Forscher des Lawrence Berkeley National Laboratory in Zusammenarbeit mit der Cornell-Universität und der japanischen Ritsumeikan-Universität ein Material für Solarzellen, das die Strahlung aus dem gesamten Tageslicht-Spektrum — vom Infrarot bis zum Ultraviolett — in elektrische Energie umwandeln kann.

Je mehr Gallium in der Substanz enthalten ist, desto besser absorbiert es energiereiches Sonnenlicht bis in den ultravioletten Bereich hinein. Das eine ist ein Nitrid-Halbleiter-Photovoltaik-System, das mit einer Standard-Silizium-Solarzelle kombiniert ist, während das andere Nitrid-Dünnschicht-Halbleiter nutzt, um aus Sonnenlicht elektrochemisch Wasserstoff zu erzeugen.

Theoretisch sollten Nitridhalbleiter in der Lage sein, Licht über einen sehr breiten Bereich energetischer Bandlücken aufzunehmen: Diese Wellenlängen reichen vom Infrarot über das sichtbare Lichtspektrum hinweg bis zum Ultraviolett 2. Leider ist es sehr schwierig, qualitativ hochwertiges InGaN mit hohem Indiumgehalt wachsen zu lassen, weshalb es bislang bei theoretischen Hoffnungen blieb. Was alles sicherlich noch viel komplizierter ist, als es sich hier anhört.

Dessen atomare Schichten haben unterschiedliche Kristallgitter-Abstände, im Gegensatz zu den Atomlagen aus Indiumgalliumnitrid. Die Nichtübereinstimmung führt zu einer strukturellen Belastung, die sowohl den Prozentsatz des hinzufügbaren Indiums als auch die Schichtdicke limitiert. Eine Erhöhung des Indium-Anteils erweitert zwar das Sonnenspektrum, das gesammelt werden kann, reduziert gleichzeitig aber die Fähigkeit des Materials, die Belastung zu tolerieren.

Galliumnitrid alleine emittiert mit seiner Bandlücke von 3,4 eV unsichtbares ultraviolettes Licht — doch sobald etwas Gallium durch Indium ersetzt wird, können Farben wie Violett, Blau und Grün erzeugt werden. Etwa die Hälfte aller Solarenergie, die die Erdoberfläche erreicht, besteht aus infrarotem Licht.

Obwohl auch mit diversen anderen Materialmischungen versucht wird, den Infrarot-Anteil des Sonnenlichts energetisch stärker zu nutzen, gibt es inzwischen eine eigene Klasse von Solarzellen, die sich primär mit dieser Strahlungsform beschäftigen — da sie neben der Sonne noch diverse andere Quellen hat, angefangen von der industriellen Abwärme bis hin zur sogenannten Umgebungswärme.

Anstatt in einem Rutsch auf eine höhere Energie-Ebene zu springen, sollten Elektronen ein Niedrigenergie-Photon absorbieren und dann auf einem mittleren Energieniveau warten, bis ein anderes Photon kommt, um die Reise zu vervollständigen. Die Nanoantennen können aus einer Reihe von Materialien gefertigt werden, darunter Gold, Mangan und Kupfer, und werden auf speziell behandeltes Polyethylen aufgebracht. Auf einer Kreisfläche von rund 15 cm Durchmesser finden sich dabei über 10 Mio.

Die Wissenschaftler konstruierten auch entsprechende Computermodelle, um die Nanoantennen weiter optimieren zu können. Danach dauert es bis zum Jahr , bevor sich an der Infrarot-Front wieder etwas tut. Sowohl Radio- als auch optische Wellen sind elektromagnetische Energie. Traditionell werden Lichtwellen durch halbleitende Materialien wie Silizium — und Funkwellen von Antennen aus Metall eingefangen.

Durch Anpassung klassischer metallischer Antennen, um Lichtwellen bei optischen Frequenzen zu absorbieren, kann allerdings eine viel höhere Umsatzrate von Licht in nutzbare Energie erreicht werden. Das sehr breite Solar-Spektrum mit UV- bzw. Infrarot-Strahlen im Bereich von 10 Mikrometern bis weniger als Nanometern kann von keinem Halbleiter komplett aufgenommen werden. Eine Gruppe von Antennen, die in verschiedenen Längen mit den gleichen Materialien und Verfahren hergestellt werden, könnte dagegen das gesamte zur Verfügung stehende Spektrum des Lichts ausnutzen.

Da die Metalle in sehr geringen Mengen anfallen, hat das System das Potential, effizienter und billiger als andere zu sein. Kees Hummelen einen Weg gefunden haben, die Ernte von Infrarot-Licht wesentlich effizienter zu gestalten. Hierzu setzen sie einen modifizierten organischen Farbstoff ein, der Infrarotlicht absorbieren und an Nanopartikel aus Lanthanid-Nanokristallen übertragen kann, die mit ihm verbunden sind.

Auf einem einzigem Kristall sind über 60 dieser Antennen befestigt, werden es allerdings mehr, dann stören sie sich gegenseitig. Dabei kommen anorganische Materialien aus Seltenerdmetallen zum Einsatz, die jedoch nur sehr wenige Infrarot-Photonen absorbieren. Daher werden organische Moleküle mit ihnen verbunden, welche die Photonen besser einfangen können. Die neuen Antennen-Moleküle verstärken die Emission von sichtbarem Licht zwar um das 3.

Die Inspiration der Wissenschaftler stammt teilweise aus dem Photosynthese-Komplex bei Pflanzen, wo um die aktiven Zentren Ringe aus Licht-absorbierenden Molekülen angeordnet sind. Auch Solarzellen aus Schwarzem Silizium können die Infrarotstrahlung nutzen. Dadurch wird die Oberfläche aufgerauht und einzelne Schwefelatome werden in das Siliziumgitter eingebaut, das dadurch visuell schwarz erscheint. Den Forschern um Stefan Kontermann gelingt es nun, durch eine Veränderung der Pulsform des Lasers den Wirkungsgrad dieser Solarzellenart zu verdoppeln.

Ausgangspunkt ist eine handelsübliche Solarzelle, von der die Rückseite entfernt und teilweise mit Schwarzem Silizium beschichtet wird. Mehr dazu unter Schwarzes Silizium ; s. Im März präsentiert Prof. Dabei kommen zunehmend Nanotechnologien zum Einsatz. Und auch hier gibt es zwei Möglichkeiten, um die Kosten für die Energieerzeugung durch diese Art der Photovoltaik zu senken: Um potentielle Leckagen des Kupfers zu stoppen, wird es mit Nickel auf einer Siliziumschicht gebunden.

Im gleichen Monat wird über eine weitere Methode berichtet, Solarzellen billiger zu machen. Die neue Technik organisiert die Kupferatome in Wasser zu langen, dünnen und nicht-verklumpten Nanodrähten, die dann in transparente leitfähige Folien umgewandelt und als Beschichtung auf Glas oder Kunststoff aufgebracht werden, was mit einem günstigen Rolle-zu-Rolle-Verfahren erfolgen kann.

Die Kupfer-Nanodrähte sind flexibel und behalten ihre Leitfähigkeit und Form, auch wenn sie 1. Dabei reagieren diese drei weit verfügbaren Metalle zu Kupfer-Zink-Zinn-Sulfid-Nanopartikeln , die wie Tinte aufgebracht werden können, um Solarzellen herzustellen — was auch schon erfolgreich demonstriert wird.

Soweit es mir möglich war, habe ich die aktuellen Forschungen, Entwicklungen und Hersteller entsprechend den unterschiedlichen Materialzusammensetzungen zugeordnet.

Es scheint allerdings, als sei diese Entwicklungslinie später nicht weiter verfolgt worden. Entwicklungsarbeiten auf dem Gebiet der Dünnschicht-Solarzellen waren vom Brandenburger Umweltministerium seit mit 3,8 Mio. DM gefördert worden — während der Bund sich mit 2,2 Mio. DM daran beteiligt hatte. Nun sollen die zwischenzeitlich entwickelten Bändermodule mit ihren serienverschalteten Solarzellen, die eine besonders kostengünstige Herstellung erlauben, bis zur Serienfertigung gebracht werden, was etwa 8 Mio.

Diese Bändermodule bestehen aus vielen Kupferstreifen, die ähnlich wie Dachziegel übereinandergereiht und z. Im Rahmen eines vier Jahre laufenden Projektes untersuchen ab April Experten der britischen Durham University verschiedene lichtabsorbierende Materialien, die sich für die Dünnschicht-Technologie nutzen lassen - darunter auch Kupferindiumdiselenid mit seinem Bandabstand von 1,02 eV und einem theoretischen Wirkungsgrad von ca.

Die bereits patentierte Technologie, mit der auf verschiedenen Oberflächen nanostrukturierte Filme aus Kupferindiumdiselenid aufgebracht werden können, macht die Anwendung dieses Verfahrens auch kommerziell praktikabel siehe dazu auch nachstehend unter CIGS-Zellen. Diesem folgen im Laufe der Jahre diverse weitere Verträge mit staatlichen Stellen. Im Rahmen eines fortschrittlichen Forschungs- und Entwicklungsprogramms werden auch qualitativ hochwertige Zellen auf Titan und anderen metallischen Folien produziert.

Die monolithische Verschaltung der Einzelzellen zum Modul, bei welcher schon während des Herstellungsprozesses die Vorderseite einer Zelle in einer Serienschaltung direkt mit der Rückseite der nächsten Zelle verbunden wird, ist ein besonderer Vorteil der CIGS-Dünnschichttechnik.

Er erspart zusätzliche metallische Verbindungen und erlaubt, die Technologie kosteneffizienter zu automatisieren und auch wesentlich variabler in der Produktgestaltung zu sein.

Man hofft, zukünftig insgesamt mindestens 65 MW pro Jahr produzieren zu können. Über solche Anwendungen berichte ich ausführlich im Kapitel über Solarhäuser und solare Bauelemente - Über das Gesamtjahr hinweg werden insgesamt 43 MW Solarpaneele produziert.

Hier wird als Trägermaterial eine flexible, 1 — 5 mm dicke Folie aus rostfreiem Stahl benutzt. Alternativ kann auch Glas oder Kunststoff beschichtet werden. In einem Rahmenliefervertrag bis werden steigende monatliche Lieferungen mit einem Volumen bis zu 30 MW vereinbart. Die DayStar-Zellen sollen in der Solarmodulproduktion der Blitzstrom verarbeitet und in eigenen Projekten vermarktet werden.

Eine vollständige Umsetzung der Kaufvereinbarung entspräche einem Umsatz von bis zu 60 Mio. Einige Beispiele verdeutlichen die wirtschaftliche Lage: DayStar macht starke Verluste und erzielt im ersten Halbjahr auch keine Einnahmen.

Während der Nettoverlust im gleichen Zeitraum noch 11,8 Mio. Die Bankguthaben und Vermögenswerte schrumpfen derweil von 17,1 Mio. Mitte wird der Nettoverlust alleine für das zweite Quartal mit 1,1 Mio. Gleichzeitig werden Gespräche mit potentiellen strategischen Investoren geführt, um die Firma doch noch zu retten. Weitere Neuigkeiten habe ich bislang nicht eruieren können. Die ersten auffindbaren Informationen stammen allerdings von Ende , und zu diesem Zeitpunkt arbeitet das Unternehmen bereits an einer neuen, zum Patent angemeldeten hybriden Fertigungslösung für hohe Leistungen, bei der vorhandene Technologien und bewährte Prozesse adaptiert werden, um Dünnschicht-CIGS-Solarzellen zu niedrigen Kosten zu produzieren.

Dabei wird die Fertigungstechnik robuster magnetischer Medien Festplatten mit einem sogenannten Dünnschicht-Co-Verdampfungs-Fertigungsverfahren kombiniert. Dabei wird von einer Jahreskapazität von 25 MW ausgegangen. Im September wird beispielsweise mit der Intevac Inc. Mit der Telecomps Technology Corp. Mit einer Investitionssumme von 55 Mio. Im April melden Forscher um Prof.

Guozhong Cao an der University of Washington eine fast dramatische Verbesserung bei Farbstoffsolarzellen, die sie durch eine innere Struktur, die an Popcorn erinnert, erreichen konnten. Da diese poröse Struktur das einfallende Licht länger hält, hat sich die Effizienz der Zellen mehr als verdoppelt! Während die Wissenschaftler ihre ersten Versuche mit dem einfach zu handhabenden, aber chemisch nicht stabilen Zinkoxid durchführen, soll in den nächsten Versuchen das effizientere Titanoxid angegangen werden, um auch dessen Werte möglichst stark zu steigern.

Das Team um Prof. Hierbei werden die schweren Teilchen mit Hilfe von Filtern und einer Zentrifuge abgetrennt, um eine Flüssigkeit zu erhalten, die trockengefroren wird. Übrig bleiben Zucker und Farbstoff, nach deren Trennung ein reiner, hell gefärbter Farbstoff in einer sauren Lösung verbleibt. Diese organischen Solarzellen haben zwar eine geringe Leistung, die Produktion von Farbstoff aus Obst ist dafür aber spottbillig.

Transparenz, Leitfähigkeit und katalytische Aktivität. Derzeit besitzen Farbstoffsolarzellen einen transparenten Film aus einem Oxid, das auf Glas aufgebracht und elektrisch leitend ist. Eine zusätzliche, separate Folie aus Platin wirkt als Katalysator, um die beteiligten chemischen Reaktionen zu beschleunigen.

Doch beide Materialien haben Nachteile: Die Oxidschichten können nicht einfach auf flexible Materialien aufgebracht werden, da sie auf einem starren und hitzebeständigen Substrat wie Glas bedeutend besser funktionieren, während für die Herstellung der Platin-Folien teure Ausrüstungen erforderlich sind. Gewöhnliche Filme aus Kohlenstoff-Nanoröhren haben aber auch ein Problem: Wird der Film dicker gemacht, um ein besserer Katalysator zu sein, wird er weniger transparent.

Weitere Partnerschaften und Projekte führen zu Prototypen wie die flexible Multizellenfolie SureVolt für Tarn- und Sicherheitsanwendungen des australischen Verteidigungsministeriums. Dyesol liefert inzwischen Fertigungs-, Prototyping- und Forschungsanlagen der dritten Generation, und die australische Produktionseinrichtung besitzt die Kapazität, im Jahr bis zu Die Herstellungslinien stellen derzeit ockerfarbene Farbstoffsolarzellen her, das Unternehmen plant jedoch zukünftig Zellen auch in den Farben grau, grün und blau anzubieten.

Im Jahr arbeitet die Dyesol Inc. Ein bereits mit der Timo Technologies Co. Es sind moderne Buntglasfenster, welche aus Sonnenlicht sauberen, erneuerbaren Strom erzeugen. Bei dem Forschungsvorhaben zur Entwicklung von textilbasierten Solarzellen, welche Flexibilität, geringes Gewicht und Langlebigkeit kombinieren, werden mit Hilfe unterschiedlicher Materialien und Technologien die photoaktiven Schichten layer-by-layer auf verschiedene textile Substrate aufgebracht, wobei neben Farbstoff-Solarzellen auch Organische Solarzellen untersucht werden.

Ende stellt Sony auf der Messe Eco-Products in Tokio erstmals Prototypen von graphisch aufwendig gestalteten Farbstoffsolarzellen vor, die unter dem Namen Hana Akari vermarktet werden sollen. Als Kubus angeordnet werden sie als Lampenschirme präsentiert, die sowohl in ausgeschaltetem Zustand das Umgebungslicht, als auch angeschaltet das eigene Lampenlicht nutzen. Ob und wann die Technik auf den Markt kommen soll, wird nicht bekannt gegeben. Auch diesmal, ohne irgendwelche Aussagen über einen Produktionsbeginn zu machen.

Damit sollen die Effizienz verdoppelt und die Herstellungskosten mehr als halbiert werden können. Die Tandem-Zelle besteht aus zwei übereinander geschichteten Solarzellen aus verschiedenen Materialien, die für bestimmte Wellenlängenbereiche ausgelegt sind.

Die minimalistische Parkbank besitzt eine transparente, mit Solarzellen bedeckte Tragkonstruktion, die während des Tages Energie sammelt, um nachts zu leuchten. Wesentliches Element der Zelle ist die sonst als Flüssigkeit aufgebrachte Elektrolytschicht, die oftmals Probleme bereitet, und die beim Verfahren von SolarPrint durch eine druckbare Elektrolyt-Paste aus Kohlenstoff-Nanoröhren, Graphen und ionischen Salzen ersetzt wird.

Das Unternehmen erwartet, die Herstellungskosten dadurch auf weniger als ein Viertel der Kosten herkömmlicher Verfahren senken zu können. Im Juli erhält SolarPrint 1,6 Mio. Gleichzeitig wird die in Sandyford, Dublin, bestehende Pilotproduktion erweitert und ein neues Hauptquartier eröffnet. Das Unternehmen konzentriert sich ab Mai auf die Markteinführung kleine Zellen zur autonomen Versorgung verschiedener Funksensoren, die auch in Innenräumen eingesetzt werden können und eine Lebenserwartung von 10 Jahren haben.

Über eine ähnliche Technologie wird im Oktober berichtet. Unter anderem sollen verschiedene Solarladegeräte für elektronische Geräte wie Mobiltelefone auf dem Markt getest werden.

Beim Update ist auf der Homepage des Unternehmens allerdings nichts mehr davon zu finden. Forscher der Cornell University um Prof. Das Verfahren verwendet Phthalocyanin , ein gängiger industrieller Farbstoff mit ähnlicher Struktur wie Chlorophyll, der nahezu das gesamte Sonnenspektrum absorbieren kann.

Dabei werden ein einfacher Säure-Katalysator sowie relativ stabile Moleküle, sogenannte geschützte Catechine, eingesetzt, um die organischen Moleküle zu ordentlichen zweidimensionalen Blättern zusammenzustellen.

Diese Blätter werden dann übereinander gestapelt um ein Gitter zu bilden, das für die Bewegung der Ladung Wege durch das Material bietet. Shimomura hatte das Protein erstmals beschrieben. Anfang melden Wissenschaftler der University of Buffalo um Prof.

Richard Eisenberg eine neue Klasse von photosensibilisierenden Farbstoffen entwickelt haben, mit denen sie Solarzellen hergestellt hätten, welche Sonnenenergie direkt in elektrischen Strom umwandeln können — und damit das komplexe System von Leitern umgehen, wie es sonst in den meisten Solarzellen benötigt wird. Leider wird diese interessante Aussage in den Presseberichten nicht näher ausgeführt. Entsprechende Patente sind bereits angemeldet. Die Farbstoffsolarmodule des DIE werden im sogenannten Meander-Design hergestellt, und die langzeitstabile Versiegelung erfolgt durch ein ebenfalls im Siebdruck aufgebrachtes Glaslot.

Forschungspartner ist das Singapore Institute of Manufacturing Technology. Auch Ayomi Perera von der Kansas State University arbeitet an einer Optimierung von Farbstoff-Solarzellen, die den Einsatz giftiger Chemikalien vermeidet - zugunsten von harmlosen Bakterien, wie sie häufig im Erdboden zu finden sind.

Einem Bericht vom April zufolge nutzt Perera das Bakterium Mycobacterium smegmatis , welches ein Protein namens MspA produziert, das in einer gereinigten Form bereits viele Anwendungen hat. Hinzugemischt zu Farbstoffen, die weniger giftige Chemikalien als konventionelle Farbstoffe enthalten, werden damit Solarzellen beschichtet: Mit den vermutlich ersten Solarzellen mit eingebauten Proteinen sollen letztendlich Zellen mit biologisch abbaubaren oder umweltfreundlichen Komponenten herstellbar werden.

Bislang wird der farbstoffsensibilisierte Elektrolyt der Zelle zumeist aus einer organischen Flüssigkeit hergestellt, die auslaufen und die Zelle korrodieren kann.

Der Nanotechnologie-Experte Robert P. Im Gegensatz zur originären Grätzelzelle verwendet die neue Solarzelle Halbleiter sowohl vom n-Typ als auch vom p-Typ, während ein Monolayer aus Farbstoffmolekülen als Übergang zwischen den beiden genutzt wird. Der Sonnenlicht-absorbierende Farbstoff, in dem Photonen in Strom umgewandelt werden, liegt genau zwischen den beiden Halbleitern. Bei Forschungsarbeiten im Hinblick auf neuartige Beleuchtungssysteme hatten Constable und sein Team allerdings neuartige organische Verbindungen entdeckt, die an Zink gebunden intensiv-farbige Materialien bilden.

Die mit farbigen Zinkverbindungen bestückten Solarzellen arbeiten noch nicht effizient, doch solange herkömmliche Farbstoff-Solarzellen Farbstoffe auf der Basis von Ruthenium verwenden, das als sehr seltenes Metall mit rund 3. Eisele an einem System arbeiten, das die Verfahren des Lichteinfangs durch Tiefsee-Bakterien modelliert. Es wird damit jedoch gerne experimentiert, um grundlegende Prinzipien zu studieren, die zu optimalen Materialien für bestimmte Anwendungen führen können.

Die Solar-Glaswaren sammeln Energie aus dem Umgebungslicht, egal ob aus dem Glas gerade getrunken wird oder es verlassen auf der Seite steht. Graphen leitet Elektrizität und auch Wärme erstaunlich gut. Stellt man sich die einlagigen Schichten aufgerollt vor, so erhält man gestreckte Kohlenstoffnanoröhren , und wenn einige der Sechserringe durch Fünferringe ersetzt werden, wölbt sich die ebene Fläche zu einer Kugelfläche und ergibt bei bestimmten Zahlenverhältnissen Fullerene diese behandle ich ausführlich unter Nano-Solarzellen.

Graphen wurde entdeckt, und der erste bekannte topologische Isolator, eine Legierung aus Wismut und Antimon, erstmals erwähnt. Im Juni entwickeln und patentieren Wissenschaftler um Klaus Müllen vom Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz neue Verfahren, um durchsichtige Elektroden aus Graphen herzustellen, die in Zukunft Indiumzinnoxid in Solarzellen ersetzen und diese dadurch preiswerter und effizienter machen sollen.

Bei dem Pyrolyse-Verfahren beispielsweise werden auf einer Trägerschicht aus Glas Moleküle erwärmt, die in ihrem Kern bereits kleine Graphenscheiben enthalten und zusätzlich noch Arme aus Kohlenwasserstoffketten tragen. In der Hitze verschmelzen diese Moleküle dann zu einem durchsichtigen Film aus Kohlenstoff, der unter 10 nm dick und auch für einen bestimmten Anteil des infraroten Sonnenlichts durchsichtig ist. Es gelingt damit, aus dem Ausgangsmaterial Blätter aus Kohlenstoffatomen herauszulösen.

Einen der selten externen Links dieser Seite verdient ein Song über Graphene — ja, so etwas gibt es tatsächlich —, der im Oktober auf YouTube erscheint und eine Hommage an J. Cale und Eric Clapton darstellt. Er ist von Wissenschaftlern der Georgia Tech aufgenommen worden An der Rice University wird ebenfalls an transparenten, Graphen-basierten Elektroden gearbeitet, um auf das zunehmend teurer werdende Indiumzinnoxid verzichten zu können.

Reines Graphen hat bei einer ausreichend hohen Transparenz allerdings keine ausreichend hohe Leitfähigkeit — und umgekehrt zeigen engmaschige Metallgitter zwar eine gute Leitfähigkeit, doch Lücken zwischen den Nanodrähten um sie transparent zu halten , machen sie als Stand-alone-Komponenten in leitfähigen Elektroden ungeeignet. Auch ein Raster aus fünf Mikrometer dicken Nanodrähten aus preiswertem und leichtem Aluminium beeinträchtigt die Transparenz in keinster Weise.

Dem Team zufolge sei dieser stromerzeugenden Effekt zwar schon zuvor beobachtet worden, aber die Forscher hatten fälschlicherweise angenommen, er würde auf einem photovoltaischen Effekt beruhen. Graphen heizt sich deshalb so unterschiedlich auf, wenn sie von einem Laser bestrahlt wird, weil der Elektronen des Materials, die Strom führen, durch das Licht erhitzt werden, während das Gitter der Kohlenstoff-Kerne, die das Rückgrat des Graphen bilden, kühl bleiben.

Die Reaktion findet bei Graphen in einem breiten Spektrum von Temperaturen statt, und auch bei Licht, das nicht intensiver als gewöhnliches Sonnenlicht ist.

Bei den meisten Materialien würden überhitzte Elektronen Energie an das Gitter um sie herum übertragen. Da dieses Phänomen so neu ist, ist es noch schwer vorherzusagen, welches seine endgültigen Anwendungen sein könnten. Es könnte ein sehr wirksames Material zum Einfangen der Sonnenergie werden, da es im Gegensatz zu den typischen Photovoltaik-Materialien auf ein breites Spektrum von Wellenlängen reagiert.

Bis dahin sind aber noch weitere Forschungen nötig. Hergestellt wird es, indem Eisenchlorid-Moleküle zwischen zwei Schichten aus Graphen eingeklemmt werden. Eisenchlorid erhöht die elektrische Leitfähigkeit von Graphen, ohne die Transparenz des Materials zu beeinträchtigen. Zeitgleich berichten Forscher der University of Florida um Prof.

Üblicherweise werden Schotty-Barrieren gebildet, indem ein Metall auf einem Halbleiter-geschichtet wird. Die verwendete starre Silizium-Basis des Prototyps wird als wirtschaftliches Material für die Massenproduktion allerdings nicht in Betracht gezogen, weshalb man das dotierte Graphen in Kombination nun mit preiswerten und flexiblen Substrate weiterentwickelt.

Wie sich herausstellt, funktioniert das Haarpigment Melanin sogar hervorragend als organischer Halbleiter. Zusammen mit vier weiteren Klassenkameraden am Trinity International College arbeitet er daraufhin an Prototypen, mit denen Mobiltelefone oder Batterien zur Beleuchtung aufgeladen werden können. Als Elektrolyt wirken ein paar Tropfen Jod auf dem Haar, und während das Ende mit dem Siliziumdioxid von einer dünnen Schicht aus Graphit bedeckt wird, bleibt das Ende mit dem oxidierten Kupfer dem Sonnenlicht ausgesetzt.

Die Funktion der Haare ist es dabei nicht, das Sonnenlicht aufzunehmen, sondern als Brücke d. Inzwischen ist auch schon ein Patent angemeldet. Lara und Luis E. Rendon aus Mexiko hingewiesen, den man auch Online findet. Auf der anderen Seite sollte man sich aber auch durch die Website des Ingenieurs Craig Hyatt durcharbeiten, der die ganze Geschichte als Hoax darstellt.

An der Sache wird schon seit Jahrzehnten geforscht. Während übliche Solarzellen in der Theorie! Herkömmliche Solarzellen können nur die Energie bestimmter Wellenlängen des Lichts effizient in Strom umwandeln. Während eine für rote Wellenlängen des Lichts optimierte Zelle Photonen von rotem Licht absorbiert, erzeugt sie Elektronen mit Energieniveaus ähnlich denen der einfallenden Photonen.

Dieses verliert jedoch sehr schnell einen hohen Anteil seiner Energie in Form von Wärme, bevor es aus der Zelle entweichen kann, um Strom zu erzeugen. Umgekehrt kann eine für blaues Licht optimierte Zelle kein rotes Licht in Strom konvertieren. Die Forscher des Boston College stellen daher ultra-dünne Solarzellen her, die nur 15 Nanometer dick sind und eine Leistungssteigerung durch hochenergetische Photonen bzw.

Diese Abkühlung geschieht ansonsten innerhalb von wenigen Billionstel Sekunden — wobei sich das Solarmodul aufheizt, was den Wirkungsgrad merklich senkt. Da jeder Nanodraht sehr dünn ist, müssen die Elektronen nicht weit reisen, um in eine leitfähige Schicht zu entweichen. Um dies zu tun, übernehmen sie einen Ansatz von Prof.

Sein Verfahren beinhaltet die Einbeziehung einer Schicht von Quantenpunkten , die wie Filter wirken und selektiv Elektronen mit höherer Spannung als normal extrahieren. Auch hier lautet das Ziel, durch den effektivsten Leiterdraht Energieverluste zu minimieren, indem die Elektronen schnell aus der Solarzelle entfernt werden, bevor sie abkühlen.

Daneben arbeiten Norris und sein Team auch noch an Nanosolarzellen s. Die Fachblogs berichten im Dezember über die Arbeitsgruppe um Prof. Das konnte ich mir jetzt einfach nicht verkneifen: Um Investoren zu werben behauptet McKirdy, er habe bereits einen Mio.

Er brauche allerdings erst einmal 40 Mio. Er dauert nicht lange, bis McKirdy, der von sich behauptet, seit ihrer Gründung Mitglied der Home Land Security zu sein, in den Fachforen als Dieb, Betrüger und meisterhafter Geschichtenerzähler bezeichnet wird.

Der Staat Florida widerruft im September die Existenz der Firma, da sie keine jährlichen Berichte eingereicht hat. Es ist bislang unbekannt, wie viele Personen finanziell geschädigt wurden.

Im November wird er in Florida verhaftet. Die flachen und teiltransparenten holographisch-optischen Elemente namens Holographic Planar Concentrator HPC sind in Streifen angeordnet, die sich mit den zweiseitigen bifacial Solarzellen aus kristallinem Silizium abwechseln, wobei die Hologramme die nützlichen Wellenlängen des Sonnenlichtes von unten auf die Zellen konzentrieren.

Die neuen Paneele lassen sich aber nicht nur auf dem Dach — und sogar nach Norden ausgerichtet — installieren, sondern können ebenso in Fenstern und Glastüren integriert werden. Im Rahmen eines Die beiden Unternehmen wollen im Herbst am Coldenham Umspannwerk in Orange County, New York, drei Solaranlagen gleicher Spitzenleistung installieren 2,5 kW , überwachen und vergleichen, die jeweils ein anderes Design haben: Bifacial Modules und Holographic Bifacial Modules. Weitere Unternehmen scheinen sich nicht mit holographischen Solarzellen zu beschäftigen.

Im Kapitel Optimierungs- und Verstärkungstechniken präsentiere ich verschiedene ähnliche Entwicklungen s. Soweit möglich, habe ich die entsprechenden Solarzellenarten dem Material zugeordnet, aus dem sie hauptsächlich gefertigt sind. Es gibt allerdings ein wesentliches Manko: Durch die Veränderung der elektrischen Schaltung, welche die zwei Arten von Halbleitermaterialien P-Typ und N-Typ-Halbleiter verbindet, kann die Vorrichtung entweder als photovoltaische Zelle oder als thermoelektrischen Generator funktionieren.

Das Unternehmen plant, durch die weitere Entwicklung dieser neuen Technologie namens Matrix Film auch die Leistung der Hybrid-Zelle zu erhöhen, und hat das Ziel, die Technologie um das Jahr herum zu kommerzialisieren. Eine weitere hybride Solarzelle besteht aus Silizium und einen an der Photosynthese beteiligten Proteinkomplex und wird einem Studententeam der Vanderbilt University um Prof.

Einem im April veröffentlichten Bericht zufolge nutzt das Team das sogenannte Photosystem 1 PS1 , das aus Spinat extrahiert und als eine rund einen Mikrometer dünne Schicht auf eine speziell behandelte Siliziumschicht aufgetragen wird.

Ein bio-hybrides Solarpaneel mit einer Fläche von rund 60 x 60 cm erzeugt bereits bei einer Spannung von 1 V eine Stromstärke von etwa hundert Milliampere. Trotzdem gewinnt das Team für seine Arbeit eine Förderung in Höhe von Über hybride Solarpaneele, die gleichzeitig Strom und Wärme liefern, berichte ich im Kapitel Solare Niedertemperatursysteme unter Hybridkollektoren. Die indiumbasierten Solarzellen lassen sich in drei Materialmischungen unterteilen. Kommerziell haben sie bislang jedoch alle noch keine Relevanz.

Es gibt noch einige technische Probleme zu lösen, aber das Labor arbeitet dabei bereits mit zwei kommerziellen Partnern zusammen, Rose Street Labs Energy aus Phoenix und Sumika Electronic Materials, einem Geschäftsbereich der japanischen Firma Sumitomo.

Die Solarzelle des NREL, die auf den grundlegenden Arbeiten von Mark Wanlass basiert, wird anstatt auf einem Germanium-Wafer auf einem Galliumarsenid-Wafer aufgebaut und besteht aus Indium-Gallium-Arsenid und Indium-Gallium-Phosphid , um das Sonnenspektrum in drei gleiche Teile zu splitten, die jeweils von einer der drei lichtaufnehmenden Substanzen absorbiert werden, um eine möglichst hohe Gesamteffizienz zu erreichen.

Nach dem Aufbau der Zelle wird der Wafer gedreht und entfernt, wodurch eine extrem dünne und leichte Zelle entsteht — die im Grunde eine neue Klasse von Solarzellen darstellt, welche sich durch besondere Vorteile in Leistung, Design, Betrieb und Kosten auszeichnet und als Inverted Metamorphic Triple-junction Solar Cell bezeichnet wird.

Ihre Erfindung geht auf Mark Wanlass zurück. Das Team von Geisz optimiert den ursprünglichen Entwurf, indem es die mittlere Verbindung ebenso metamorph macht, wie die untere Verbindung. Auch die britische Firma QuantaSol Ltd.

Ende entdecken Forscher des Lawrence Berkeley National Laboratory in Zusammenarbeit mit der Cornell-Universität und der japanischen Ritsumeikan-Universität ein Material für Solarzellen, das die Strahlung aus dem gesamten Tageslicht-Spektrum — vom Infrarot bis zum Ultraviolett — in elektrische Energie umwandeln kann. Je mehr Gallium in der Substanz enthalten ist, desto besser absorbiert es energiereiches Sonnenlicht bis in den ultravioletten Bereich hinein.

Das eine ist ein Nitrid-Halbleiter-Photovoltaik-System, das mit einer Standard-Silizium-Solarzelle kombiniert ist, während das andere Nitrid-Dünnschicht-Halbleiter nutzt, um aus Sonnenlicht elektrochemisch Wasserstoff zu erzeugen.

Theoretisch sollten Nitridhalbleiter in der Lage sein, Licht über einen sehr breiten Bereich energetischer Bandlücken aufzunehmen: Diese Wellenlängen reichen vom Infrarot über das sichtbare Lichtspektrum hinweg bis zum Ultraviolett 2. Leider ist es sehr schwierig, qualitativ hochwertiges InGaN mit hohem Indiumgehalt wachsen zu lassen, weshalb es bislang bei theoretischen Hoffnungen blieb.

Was alles sicherlich noch viel komplizierter ist, als es sich hier anhört. Dessen atomare Schichten haben unterschiedliche Kristallgitter-Abstände, im Gegensatz zu den Atomlagen aus Indiumgalliumnitrid. Die Nichtübereinstimmung führt zu einer strukturellen Belastung, die sowohl den Prozentsatz des hinzufügbaren Indiums als auch die Schichtdicke limitiert.

Eine Erhöhung des Indium-Anteils erweitert zwar das Sonnenspektrum, das gesammelt werden kann, reduziert gleichzeitig aber die Fähigkeit des Materials, die Belastung zu tolerieren.

Galliumnitrid alleine emittiert mit seiner Bandlücke von 3,4 eV unsichtbares ultraviolettes Licht — doch sobald etwas Gallium durch Indium ersetzt wird, können Farben wie Violett, Blau und Grün erzeugt werden.

Etwa die Hälfte aller Solarenergie, die die Erdoberfläche erreicht, besteht aus infrarotem Licht. Obwohl auch mit diversen anderen Materialmischungen versucht wird, den Infrarot-Anteil des Sonnenlichts energetisch stärker zu nutzen, gibt es inzwischen eine eigene Klasse von Solarzellen, die sich primär mit dieser Strahlungsform beschäftigen — da sie neben der Sonne noch diverse andere Quellen hat, angefangen von der industriellen Abwärme bis hin zur sogenannten Umgebungswärme.

Anstatt in einem Rutsch auf eine höhere Energie-Ebene zu springen, sollten Elektronen ein Niedrigenergie-Photon absorbieren und dann auf einem mittleren Energieniveau warten, bis ein anderes Photon kommt, um die Reise zu vervollständigen. Die Nanoantennen können aus einer Reihe von Materialien gefertigt werden, darunter Gold, Mangan und Kupfer, und werden auf speziell behandeltes Polyethylen aufgebracht.

Auf einer Kreisfläche von rund 15 cm Durchmesser finden sich dabei über 10 Mio. Die Wissenschaftler konstruierten auch entsprechende Computermodelle, um die Nanoantennen weiter optimieren zu können.

Danach dauert es bis zum Jahr , bevor sich an der Infrarot-Front wieder etwas tut. Sowohl Radio- als auch optische Wellen sind elektromagnetische Energie. Traditionell werden Lichtwellen durch halbleitende Materialien wie Silizium — und Funkwellen von Antennen aus Metall eingefangen. Durch Anpassung klassischer metallischer Antennen, um Lichtwellen bei optischen Frequenzen zu absorbieren, kann allerdings eine viel höhere Umsatzrate von Licht in nutzbare Energie erreicht werden.

Das sehr breite Solar-Spektrum mit UV- bzw. Infrarot-Strahlen im Bereich von 10 Mikrometern bis weniger als Nanometern kann von keinem Halbleiter komplett aufgenommen werden.

Eine Gruppe von Antennen, die in verschiedenen Längen mit den gleichen Materialien und Verfahren hergestellt werden, könnte dagegen das gesamte zur Verfügung stehende Spektrum des Lichts ausnutzen. Da die Metalle in sehr geringen Mengen anfallen, hat das System das Potential, effizienter und billiger als andere zu sein.

Kees Hummelen einen Weg gefunden haben, die Ernte von Infrarot-Licht wesentlich effizienter zu gestalten. Hierzu setzen sie einen modifizierten organischen Farbstoff ein, der Infrarotlicht absorbieren und an Nanopartikel aus Lanthanid-Nanokristallen übertragen kann, die mit ihm verbunden sind. Auf einem einzigem Kristall sind über 60 dieser Antennen befestigt, werden es allerdings mehr, dann stören sie sich gegenseitig.

Dabei kommen anorganische Materialien aus Seltenerdmetallen zum Einsatz, die jedoch nur sehr wenige Infrarot-Photonen absorbieren. Daher werden organische Moleküle mit ihnen verbunden, welche die Photonen besser einfangen können. Die neuen Antennen-Moleküle verstärken die Emission von sichtbarem Licht zwar um das 3. Die Inspiration der Wissenschaftler stammt teilweise aus dem Photosynthese-Komplex bei Pflanzen, wo um die aktiven Zentren Ringe aus Licht-absorbierenden Molekülen angeordnet sind.

Auch Solarzellen aus Schwarzem Silizium können die Infrarotstrahlung nutzen. Dadurch wird die Oberfläche aufgerauht und einzelne Schwefelatome werden in das Siliziumgitter eingebaut, das dadurch visuell schwarz erscheint. Den Forschern um Stefan Kontermann gelingt es nun, durch eine Veränderung der Pulsform des Lasers den Wirkungsgrad dieser Solarzellenart zu verdoppeln.

Ausgangspunkt ist eine handelsübliche Solarzelle, von der die Rückseite entfernt und teilweise mit Schwarzem Silizium beschichtet wird. Mehr dazu unter Schwarzes Silizium ; s. Im März präsentiert Prof. Dabei kommen zunehmend Nanotechnologien zum Einsatz. Und auch hier gibt es zwei Möglichkeiten, um die Kosten für die Energieerzeugung durch diese Art der Photovoltaik zu senken: Um potentielle Leckagen des Kupfers zu stoppen, wird es mit Nickel auf einer Siliziumschicht gebunden.

Im gleichen Monat wird über eine weitere Methode berichtet, Solarzellen billiger zu machen. Die neue Technik organisiert die Kupferatome in Wasser zu langen, dünnen und nicht-verklumpten Nanodrähten, die dann in transparente leitfähige Folien umgewandelt und als Beschichtung auf Glas oder Kunststoff aufgebracht werden, was mit einem günstigen Rolle-zu-Rolle-Verfahren erfolgen kann.

Die Kupfer-Nanodrähte sind flexibel und behalten ihre Leitfähigkeit und Form, auch wenn sie 1. Dabei reagieren diese drei weit verfügbaren Metalle zu Kupfer-Zink-Zinn-Sulfid-Nanopartikeln , die wie Tinte aufgebracht werden können, um Solarzellen herzustellen — was auch schon erfolgreich demonstriert wird. Soweit es mir möglich war, habe ich die aktuellen Forschungen, Entwicklungen und Hersteller entsprechend den unterschiedlichen Materialzusammensetzungen zugeordnet.

Es scheint allerdings, als sei diese Entwicklungslinie später nicht weiter verfolgt worden. Entwicklungsarbeiten auf dem Gebiet der Dünnschicht-Solarzellen waren vom Brandenburger Umweltministerium seit mit 3,8 Mio. DM gefördert worden — während der Bund sich mit 2,2 Mio. DM daran beteiligt hatte.

Nun sollen die zwischenzeitlich entwickelten Bändermodule mit ihren serienverschalteten Solarzellen, die eine besonders kostengünstige Herstellung erlauben, bis zur Serienfertigung gebracht werden, was etwa 8 Mio. Diese Bändermodule bestehen aus vielen Kupferstreifen, die ähnlich wie Dachziegel übereinandergereiht und z. Im Rahmen eines vier Jahre laufenden Projektes untersuchen ab April Experten der britischen Durham University verschiedene lichtabsorbierende Materialien, die sich für die Dünnschicht-Technologie nutzen lassen - darunter auch Kupferindiumdiselenid mit seinem Bandabstand von 1,02 eV und einem theoretischen Wirkungsgrad von ca.

Die bereits patentierte Technologie, mit der auf verschiedenen Oberflächen nanostrukturierte Filme aus Kupferindiumdiselenid aufgebracht werden können, macht die Anwendung dieses Verfahrens auch kommerziell praktikabel siehe dazu auch nachstehend unter CIGS-Zellen. Diesem folgen im Laufe der Jahre diverse weitere Verträge mit staatlichen Stellen. Im Rahmen eines fortschrittlichen Forschungs- und Entwicklungsprogramms werden auch qualitativ hochwertige Zellen auf Titan und anderen metallischen Folien produziert.

Die monolithische Verschaltung der Einzelzellen zum Modul, bei welcher schon während des Herstellungsprozesses die Vorderseite einer Zelle in einer Serienschaltung direkt mit der Rückseite der nächsten Zelle verbunden wird, ist ein besonderer Vorteil der CIGS-Dünnschichttechnik.

Er erspart zusätzliche metallische Verbindungen und erlaubt, die Technologie kosteneffizienter zu automatisieren und auch wesentlich variabler in der Produktgestaltung zu sein. Man hofft, zukünftig insgesamt mindestens 65 MW pro Jahr produzieren zu können. Über solche Anwendungen berichte ich ausführlich im Kapitel über Solarhäuser und solare Bauelemente - Über das Gesamtjahr hinweg werden insgesamt 43 MW Solarpaneele produziert.

Hier wird als Trägermaterial eine flexible, 1 — 5 mm dicke Folie aus rostfreiem Stahl benutzt. Alternativ kann auch Glas oder Kunststoff beschichtet werden. In einem Rahmenliefervertrag bis werden steigende monatliche Lieferungen mit einem Volumen bis zu 30 MW vereinbart. Die DayStar-Zellen sollen in der Solarmodulproduktion der Blitzstrom verarbeitet und in eigenen Projekten vermarktet werden. Eine vollständige Umsetzung der Kaufvereinbarung entspräche einem Umsatz von bis zu 60 Mio. Einige Beispiele verdeutlichen die wirtschaftliche Lage: DayStar macht starke Verluste und erzielt im ersten Halbjahr auch keine Einnahmen.

Während der Nettoverlust im gleichen Zeitraum noch 11,8 Mio. Die Bankguthaben und Vermögenswerte schrumpfen derweil von 17,1 Mio. Mitte wird der Nettoverlust alleine für das zweite Quartal mit 1,1 Mio. Gleichzeitig werden Gespräche mit potentiellen strategischen Investoren geführt, um die Firma doch noch zu retten.

Weitere Neuigkeiten habe ich bislang nicht eruieren können. Die ersten auffindbaren Informationen stammen allerdings von Ende , und zu diesem Zeitpunkt arbeitet das Unternehmen bereits an einer neuen, zum Patent angemeldeten hybriden Fertigungslösung für hohe Leistungen, bei der vorhandene Technologien und bewährte Prozesse adaptiert werden, um Dünnschicht-CIGS-Solarzellen zu niedrigen Kosten zu produzieren.

Dabei wird die Fertigungstechnik robuster magnetischer Medien Festplatten mit einem sogenannten Dünnschicht-Co-Verdampfungs-Fertigungsverfahren kombiniert.





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