Japanische Wissenschaftler erfinden (fast) unsichtbare Solarzelle

Solarzellen sind normalerweise auf dem ersten Blick sichtbar, hindurchzuschauen ist nicht möglich. Nun haben japanische Forscher eine Zelle entwickelt, die aufgrund ihrer hohen Transparenz beinahe unsichtbar ist. Als Basis dienen Indiumzinnoxid (ITO) und Wolframdisulfid (WS2). Sie sind Hauptbestandteile der transparenten Elektrode und der zugehörigen durchsichtigen fotoaktiven Schicht.

Bild: Tohoku University, Creative Commons Lizenz CC BY 4.0

Die Solarzellen können eine Transparenz von 79 Prozent erreichen

Die Wissenschaftler forschen an der japanischen Tohoku Universität. Sie haben eine sogenannte Schottky-Solarzelle entwickelt, die ein Metall und einen Halbleiter enthält, deren Grenzfläche das für die Ladungstrennung erforderliche Band bildet. WS2 eignet sich aufgrund seiner Bandlücken im sichtbaren Lichtbereich und seiner hohen Absorptionskoeffizienz ideal für die Herstellung fast unsichtbarer Solarzellen. Dank des Materials, das in der fotoaktiven Schicht Verwendung findet, kann das Endprodukt eine Transparenz von etwa 79 Prozent erreichen. Auch ITO ist hochtransparent, es kommt, mit hauchdünner Metallbeschichtung, in den Elektroden zum Einsatz. Bei der Herstellung mussten die Forscher auf absolute Sauberkeit achten, damit die Grenzfläche nicht verunreinigt wird.

Die Veröffentlichung erfolgte in der Fachzeitschrift Nature

Die beinahe unsichtbare Solarzelle erreicht einen Wirkungsgrad, der eintausend Mal höher liegt als bei Referenzgeräten mit regulären ITO-Elektroden ohne weitere Behandlung. In der Fachzeitschrift Nature erschien ein Bericht über dieses Projekt unter dem Namen »Fabrication of near-invisible solar cell with monolayer WS2«, was übersetzt bedeutet: Herstellung einer nahezu unsichtbaren Solarzelle mit einer WS2-Schicht. Bislang stecken die Wissenschaftler noch in der Grundlagenforschung, doch sehen sie ihren Erfolg als ersten Schritt in Richtung industrieller Fabrikation.

Demnächst könnten transparente Solarzellen zum Beispiel in Fensterflächen integriert werden – und davon gibt es mehr als genug. Insgesamt wäre es mit diesem Produkt möglich, neue Flächen für die Ernte von Sonnenenergie zu erobern, denn die Module würden dem dahinterliegenden Bereich kein Licht wegnehmen.