Photovoltaik-Technologie: Natcore produziert erste Quantenpunkt-Solarzelle auf Basis von Germanium

Die Quantenpunkte(quantum dots) wurden mit Siliziumdioxid beschichtet, zum p-Typ dotiert und dann per Flüssigbeschichtung (LPD, liquid phase deposition) auf einem handelsüblichen Si-Wafer abgeschieden. Das LPD-Verfahren wurde an der Rice University entwickelt, und Natcore besitzt dafür eine exklusive Lizenz.
„Einfach gesagt: Wir haben unser firmeneigenes Verfahren verwendet, um kieselsäure-beschichtete Quantenpunkte aus Germanium zu dotieren und als Schicht auf einen normalen Wafer aufzubringen. Dann haben wir den beschichteten Wafer mit Kontakten versehen, um daraus eine Solarzelle zu machen, und sie Licht ausgesetzt. Und siehe da: Sie erzeugte Strom“, erklärt der Mitgründer und Technologiechef von Natcore, Dr. Dennis Flood.

Solarzellen werden auf spezifisches Lichtspektrum zugeschnitten
Quantenpunkt-Solarzellen könnten die Photovoltaik komplett verändern, da ihre Wirkungsgrade wesentlich höher seien als alle derzeit erhältlichen Produkte, betont das Unternehmen.
Der Vorteil sei, dass die Größe der Quantenpunkte genau kontrolliert und die Solarzelle somit “getunt” und auf ein spezielles Lichtspektrum zugeschnitten werden könne. Das übrige Licht treffe auf die darunter liegende Schicht, die entweder für dieses Spektrum getunt oder eine herkömmliche Si-Solarzelle ist.
Mit Tandem–Solarzellen oder noch mehr quantendotierten Schichten könne ein größerer Teil des Lichtspektrums in Solarstrom umgewandelt werden. Herkömmliche einfache Solarzellen hingegen nutzen nur einen Teil des Spektrums.

Möglicher Vorläufer für flexible, hoch effiziente Tandem-Solarzelle
„Unseres Wissens konnte bisher kein anderer mit einem Verfahren wie dem unseren Silizium- oder Germanium-Dots in die Schichten einbringen. Es scheint für die Massenproduktion ideal zu sein“, so Flood.
Tandem-Solarzellen sind in der Raumfahrt eine gängige Technologie. Was deren Einsatz auf der Erde bisher verhinderte, war der Bedarf an exotischen Halbleitermaterialien für die oberen Schichten.
Die Solarzelle aus Dr. Barrons Labor nutzt den Rohstoff Germanium, der relativ günstig und in großen Mengen vorhanden ist, als „p-Typ-Material“.
Die Stapel-Solarzelle mit p-Quantenpunkten auf einem n-Typ-Wafer aus Silizium ist ein wichtiger Schritt zur Entwicklung einer Solarzellelle, bei der Quantenpunkte sowohl zur Herstellung der p- als auch der n-Materialien genutzt werden. Sobald das erreicht ist, sei die Tür für ultra-hoch effiziente Stapel-Solarzellen geöffnet, betonen die Wissenschaftler.
„Das ist eine echt spannende Zeit für Natcore und unsere Teilhaber“, sagt Chuck Provini, Präsident und Geschäftsführer. „Wir sind in unserem Solarzellen-Programm nur noch einen Schritt vom Endziel – n-Quantenpunkte – entfernt.“

18.02.2015 | Quelle: Natcore Technology | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH