Optimales Nanomaterial für Photovoltaik und Thermoelektrik

Materialwissenschaftler wollen mit neuartigem "Nanorasen" die Effizienz von Solar- und thermoelektrischen Zellen erhöhen.

Mit einer Neuheit warten materialwissenschaftlliche Mineralogen der Universität Leipzig auf: Sie entwickelten hocheffektives Nanomaterial für die Photovoltaik und Thermoelektrik. Klaus Bente vom Institut für Mineralogie, Kristallographie und Materialwissenschaft der Universität Leipzig und seine Mitarbeiter kooperierten dabei mit Wissenschaftlern aus Minsk um Valerij Gremenok. In ihrer Studie beschreiben sie die Herstellung eines Nanorasens aus mineralanalogen Metallsulfiden mit physikalischen Eigenschaften, die die Effizienz von Solar- und thermoelektrischen Zellen revolutionieren könnten.

Die Ausgangsstoffe sind Zinn und Blei, "die", so Bente, "sogar auf Abraumhalden in Deutschland zu finden sind". Die neben Schwefel verwendeten Metalle sind im Gegensatz zu den sonst z. B. photovoltaisch 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 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 die industrielle Verwertbarkeit und Produktion. Aktuell werden dafür sogenannte "Pilotzellen" hergestellt, die die Leipziger Wissenschaftler gemeinsam mit ihren Minsker Kollegen angehen.

Universität Leipzig

 AL