Organische Solarzellen
Österreichische Solarzellen aus organischem Material stoßen auf internationales Interesse
Dass Solarzellen Licht in Energie verwandeln, weiß man. Weniger bekannt ist, dass die Schwierigkeit dabei zu einem geringeren Teil darin liegt, Energie zu erzeugen, als diese nachher aus der Solarzelle herauszubekommen. „ Das gilt insbesondere für Solarzellen aus organischem Material, die sich in Zukunft billiger herstellen lassen sollten als die derzeitigen konventionellen, auf der Verwendung von Silizium basierenden Geräte“, so Dr. Oliver Hofmann vom Institut für Festkörperphysik an der TU Graz. Daher forscht seine Arbeitsgruppe an den Prozessen, die den Ener- gie- und Ladungstransfer kontrollieren. „ Diese Prozesse finden hauptsächlich an der Grenze zwischen Elektrode und organischem Farbstoff statt“, sagt Hofmann.
Als theoretischer Wissenschafter befindet er sich damit allerdings in einer Zwickmühle. „ Bestehende Methoden funktionieren zwar gut für freie Moleküle, an Grenzflächen sind sie aber entweder zu aufwendig oder nicht genau genug“, so der Physiker. Daher basteln die Studenten um Hofmann an Ansätzen, die einen Kompromiss zwischen diesen Extremen darstellen. Wenn die grundlegenden physikalischen Voraussetzungen einmal verstanden sind, geht die Arbeit erst richtig los. Dann müsse man nämlich auch eine Materialkombination finden, bei der sich diese Effekte praktisch nutzen lassen.
„ Der Teufel liegt dabei im Detail. Es reicht nämlich nicht, für die neuen Solarzellen aus organischem Material die richtige chemische Zusammensetzung zu finden, die Bausteine müssen sich auch noch richtig anordnen“, erläutert Hofmann. Wie wichtig das sei, sieht man am Beispiel von Kohlenstoff: Die eine Anordnung gibt Graphit – gut für den Bleistift – eine andere Diamant, den man beispielsweise für Bohrköpfe braucht. Das Problem dabei sei, dass es oft viele Milliarden Möglichkeiten gibt. Um die Aufgabe trotzdem bewältigen zu können, setzt die Arbeitsgruppe, ähnlich wie Google oder Facebook, Machine Learning ein.
Diese Arbeiten stoßen bereits auf großes internationales Interesse, und so wird die Forschung sowohl vom Österreichischen Fonds zur Wissenschaftlichen Forschung ( FWF), als auch vom amerikanischen Energieministerium gefördert.
In dieser Serie stellen wir Projekte von Spitzenforscherinnen und - forschern in Österreich vor. Ausgewählt werden sie von Prof. Dr. Georg Wick vom Biozentrum der Medizinischen Universität Innsbruck.
Es reicht nämlich nicht, für die neuen Solarzellen die richtige chemische Zusammensetzung zu finden, die Bausteine müssen sich auch noch richtig anordnen. Dr. Oliver Hofmann