Universität Leipzig erforscht optimales Nano-Material für Photovoltaik und Thermoelektrik

Mit einer Neuheit warten materialwissenschaftlliche Mineralogen der Universität Leipzig auf: Sie entwickelten hoch effektives Nanomaterial für die Photovoltaik und Thermoelektrik. Unter dem Titel „Epitaxial Sn1-xPbxS nanorods on iso-compositional thin films“ erschien in der renommierten wissenschaftlichen Zeitschrift „Crystal Research and Technology“ ein Beitrag von Prof. Klaus Bente, Direktor des Institutes für Mineralogie, Kristallographie und Materialwissenschaft der Universität Leipzig, und seinen Mitarbeitern sowie wissenschaftlichen Kooperationspartnern in Minsk. Der Artikel beschreibt eine wissenschaftliche Neuheit: Die Herstellung eines Nanorasens aus mineralanalogen Metallsulfiden mit physikalischen Eigenschaften, welche den Wirkungsgrad von Solar- und thermoelektrischen Zellen revolutionieren könnten.
Die Ausgangsstoffe sind Zinn und Blei, „die sogar auf Abraumhalden in Deutschland zu finden sind“; so Prof. Bente.

Der Nano-„Halme“ wandeln Sonnenenergie in Elektrizität um
Die neben Schwefel verwendeten Metalle sind im Gegensatz zu den sonst zum Beispiel in der Photovoltaik verwendeten Rohstoffen Kupfer, Indium und Gallium extrem preiswert. Hergestellt wird die einem Rasen ähnelnde Struktur durch Verdampfung und Abscheidung in einer speziellen Hochvakuum-Apparatur. Dabei ist neben einer definierten chemischen Zusammensetzung die einheitliche Ausrichtung der Nanokristalle entscheidend. Ihre abgerundeten Kuppen aus Zinn bieten zudem Anbindungsmöglichkeiten für elektrische Kontakte. Der Nanorasen, dessen „Halme“ Längen bis 600 Nanometer (nm) und einen Durchmesser von 100 bis 200 Nanometern haben, was einem 600stel eines menschlichen Haares entspricht, können für die Umsetzung von Sonnenenergie in Elektrizität, aber in thermoelektrischen Zellen eingesetzt werden, die Wärme in Strom umsetzen und umgekehrt. „Ein wahres Multitalent“, meint Bente. Ziel der Forschungen ist ihre industrielle Verwertbarkeit und Produktion. Aktuell werden dafür so genannte Pilotzellen hergestellt, die die Leipziger Wissenschaftler, Studenten und Post-docs gemeinsam mit den Minskern um Prof. Valerij Gremenok angehen.