Forscher der University of Michigan haben eine bahnbrechende organische Photovoltaik mit einem Wirkungsgrad geschaffen, der mit den derzeit auf dem Markt befindlichen anorganischen Solarzellen vergleichbar ist.

15 Prozent Wirkungsgrad - vergleichbar mit dem, was viele herkömmliche Solarmodule auf dem Markt haben. "Organische Photovoltaik kann möglicherweise die Gesamtkosten der Solaranlage erheblich senken und Solar zu einer wirklich allgegenwärtigen sauberen Energiequelle machen."

sagte Stephen Forrest, Professor für Ingenieurwissenschaften an der Peter A. Franken Distinguished University und Paul G. Goebel, Professor für Ingenieurwissenschaften, der die Arbeit leitete. Der Wirkungsgrad von 15 Prozent über 20 Jahre würde weniger Strom erzeugen als

7 Cent pro Kilowattstunde Nach Berechnungen des Teams. Die US Energy Information Administration listet derzeit die durchschnittlichen Stromkosten im Jahr 2017 mit 10,5 Cent pro Kilowattstunde auf. traditionell

organische Solarzellen funktionieren durch Zugabe von Kohlenstoff zum Bauprozess. Oft sind es zwei halbleitende Schichten aus Kunststoffpolymeren und anderen Materialien. Die Zellen absorbieren Licht, wodurch ein Photon Elektronen aus einem Polymeratom stößt und ein Exziton erzeugt. Das Exziton spaltet sich und der Prozessgeht weiter. Die Bewegung dieser Elektronen von einem leeren Loch zu einem leeren Loch in einer Zelle erzeugt den elektrischen Strom. Organische Solarzellen sind auch kostengünstiger als ihre konventionelleren Gegenstücke. Anorganische Platten auf Siliziumbasis mit dicken, starren Platten müssen ebenfalls umfangreich installiert werden. Die Solarzellen auf Kohlenstoffbasis des Teams und ähnliche Solarzellen könnten jedoch kostengünstig in Rollen gebaut werdenDies würde es den Zellen ermöglichen, sich in einer Umgebung wie einer gekrümmten Wand sogar um Dinge zu krümmen.

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sagte Xiaozhou Che, Doktorand im Programm Angewandte Physik und Erstautor einer neuen Studie, veröffentlicht in Naturenergie . "Die Zellen selbst erreichen einen Wirkungsgrad von 10 bis 11 Prozent", sagte Che. "Wenn wir sie zusammenstapeln, erhöhen wir die Lichtabsorption und verbessern den Wirkungsgrad mit einer Antireflexionsbeschichtung auf 15 Prozent."

Die Forscher der Universität von Michigan mussten ein völlig neues Verfahren entwickeln. Sie entwickelten Verbindungsschichten, um eine Beschädigung der ersten Zelle zu verhindern. Außerdem ließen sie Licht und elektrische Ladung durch das System.

"Dies wird als schwieriger Prozess angesehen, da die bei der Verarbeitung der oberen Zelle verwendete Flüssigkeit möglicherweise die bereits darunter abgelagerten Schichten auflöst", sagte Che.

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Die Solar Pocket Factory benötigt 15 Sekunden, um ein Solarpanel auszudrucken.

Das Team hat auch gezeigt, dass ihre neuen Materialien, ihr Design und ihr Verfahren eine Fertigungsausbeute von über haben.

95 Prozent Kurz gesagt bedeutet dies, dass fast alle Geräte erfolgreich ohne Kurzschluss erstellt wurden. Diese Fertigungsausbeute ist ein gutes Zeichen, wenn das Team den Herstellungsprozess auf ein industrielles Niveau skalieren möchte. Das Team hofft, die Effizienz dieser neuen Technologie weiter auf noch höhere Standards steigern zu können.

"Wir können die Lichtabsorption verbessern, um den elektrischen Strom zu erhöhen, und den Energieverlust minimieren, um die Spannung zu erhöhen", sagte Che. "Basierend auf Berechnungen wird für diesen Typ von Multijunction-Geräten in naher Zukunft ein Wirkungsgrad von 18 Prozent erwartet."

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