{"id":2244,"date":"2020-10-14T08:58:00","date_gmt":"2020-10-14T08:58:00","guid":{"rendered":"https:\/\/csbattery.cn\/?p=2244"},"modified":"2023-01-14T12:49:15","modified_gmt":"2023-01-14T12:49:15","slug":"theoretically-two-layers-are-better-than-one-for-solar-cell-efficiency","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/csbattery.cn\/de\/theoretically-two-layers-are-better-than-one-for-solar-cell-efficiency\/","title":{"rendered":"Theoretisch sind zwei Schichten besser als eine f\u00fcr den Solarzellenwirkungsgrad"},"content":{"rendered":"

Solarzellen haben einen langen Weg zur\u00fcckgelegt, aber preiswerte D\u00fcnnschicht-Solarzellen sind immer noch weit hinter teureren kristallinen Solarzellen im Wirkungsgrad zur\u00fcck. Nun schl\u00e4gt ein Forscherteam vor, dass die Verwendung von zwei D\u00fcnnfilmen aus unterschiedlichen Materialien der Weg sein k\u00f6nnte, um erschwingliche D\u00fcnnfilmzellen mit einem Wirkungsgrad von etwa 34% herzustellen.<\/p>\n\n\n\n

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\u201eVor zehn Jahren wusste ich sehr wenig \u00fcber Solarzellen, aber mir wurde klar, dass sie sehr wichtig sind\u201c, sagte Akhlesh Lakhtakia, Professor an der Evan Pugh University und Charles Godfrey Binder Professor of Engineering Science and Mechanics, Penn State.<\/p>\n\n\n\n

Als er das Feld untersuchte, stellte er fest, dass Forscher sich Solarzellen von zwei Seiten n\u00e4herten, der optischen Seite \u2013 mit Blick darauf, wie das Sonnenlicht gesammelt wird \u2013 und der elektrischen Seite \u2013 mit Blick darauf, wie das gesammelte Sonnenlicht in Strom umgewandelt wird. Optische Forscher bem\u00fchen sich, die Lichterfassung zu optimieren, w\u00e4hrend elektrische Forscher bestrebt sind, die Umwandlung in Elektrizit\u00e4t zu optimieren, wobei beide Seiten die andere vereinfachen.<\/p>\n\n\n\n

\u201eIch habe mich entschieden, ein Modell zu erstellen, bei dem sowohl elektrische als auch optische Aspekte gleich behandelt werden\u201c, sagte Lakhtakia. \u201eWir mussten den tats\u00e4chlichen Wirkungsgrad erh\u00f6hen, denn wenn der Wirkungsgrad einer Zelle weniger als 30% betr\u00e4gt, macht das keinen Unterschied.\u201c Die Forscher berichten \u00fcber ihre Ergebnisse in einer aktuellen Ausgabe der Applied Physics Letters.<\/p>\n\n\n\n

Lakhtakia ist Theoretiker. Er stellt keine d\u00fcnnen Filme in einem Labor her, sondern erstellt mathematische Modelle, um die M\u00f6glichkeiten von Konfigurationen und Materialien zu testen, damit andere die Ergebnisse testen k\u00f6nnen. Das Problem, sagte er, sei, dass die mathematische Struktur der Optimierung des Optischen und des Elektrischen sehr unterschiedlich sei.<\/p>\n\n\n\n

Solarzellen scheinen einfache Ger\u00e4te zu sein, erkl\u00e4rte er. Eine klare Deckschicht l\u00e4sst Sonnenlicht auf eine Energieumwandlungsschicht fallen. Das zur Energieumwandlung gew\u00e4hlte Material absorbiert das Licht und erzeugt Str\u00f6me aus negativ geladenen Elektronen und positiv geladenen L\u00f6chern, die sich in entgegengesetzte Richtungen bewegen.<\/p>\n\n\n\n

Die unterschiedlich geladenen Partikel werden auf eine obere Kontaktschicht und eine untere Kontaktschicht \u00fcbertragen, die den Strom zur Nutzung aus der Zelle leiten. Die Menge an Energie, die eine Zelle produzieren kann, h\u00e4ngt von der Menge des gesammelten Sonnenlichts und der F\u00e4higkeit der Konversionsschicht ab. Unterschiedliche Materialien reagieren auf Licht unterschiedlicher Wellenl\u00e4ngen und wandeln es um.<\/p>\n\n\n\n

\u201eMir wurde klar, dass wir zur Steigerung der Effizienz mehr Licht absorbieren mussten\u201c, sagte Lakhtakia. \u201eDazu mussten wir die Saugschicht auf besondere Weise inhomogen machen.\u201c<\/p>\n\n\n\n

Dieser besondere Weg bestand darin, zwei verschiedene absorbierende Materialien in zwei verschiedenen d\u00fcnnen Filmen zu verwenden. F\u00fcr die Schichten w\u00e4hlten die Forscher kommerziell erh\u00e4ltliches CIGS \u2013 Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid \u2013 und CZTSSe \u2013 Kupfer-Zink-Zinn-Schwefel-Selenid. An sich betr\u00e4gt die Effizienz von CIGS etwa 20% und die von CZTSSe etwa 11%.<\/p>\n\n\n\n

Diese beiden Materialien funktionieren in einer Solarzelle, weil die Struktur beider Materialien gleich ist. Sie haben ungef\u00e4hr die gleiche Gitterstruktur, sodass sie \u00fcbereinander gez\u00fcchtet werden k\u00f6nnen, und sie absorbieren unterschiedliche Frequenzen des Spektrums, sodass sie laut Lakhtakia die Effizienz erh\u00f6hen sollten.<\/p>\n\n\n\n

\u201eEs war unglaublich\u201c, sagte Lakhtakia. \u201eGemeinsam produzierten sie eine Solarzelle mit 34%-Effizienz. So entsteht eine neue Solarzellenarchitektur \u2013 Schicht f\u00fcr Schicht. Andere, die tats\u00e4chlich Solarzellen herstellen k\u00f6nnen, k\u00f6nnen andere Formulierungen von Schichten finden und es vielleicht besser machen.\u201c<\/p>\n\n\n\n

Laut den Forschern besteht der n\u00e4chste Schritt darin, diese experimentell zu erstellen und zu sehen, welche Optionen bestehen, um die endg\u00fcltigen, besten Antworten zu erhalten.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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