Schwarzes Silizium – Energie aus infrarotem Licht

Das Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut (HHI) auf dem EnergieCampus Goslar ist Preisträger im Wettbewerb „365 Orte im Land der Ideen“

"Ausgewählter Ort im Land der Ideen" ist am Donnerstag, den 11. Oktober 2012, das Projekt "Maßgeschneiderte Lichtpulse" der Projektgruppe "Faseroptische Sensorsysteme" in Goslar. Ausgezeichnet werden die Wissenschaftler des Fraunhofer Heinrich-Hertz-Instituts für die Entwicklung eines neuen Verfahrens, das die Eigenschaften von Solarzellen optimiert. Silizium, das Grundmaterial von Solarzellen, wird durch maßgeschneiderte Laserpulse in einer schwefelhaltigen Atmosphäre zu schwarzem Silizium weiterentwickelt. Damit kann erstmals auch Sonnenlicht im Infrarot-Bereich genutzt werden.

Die Projektgruppe "Faseroptische Sensorsysteme" des Fraunhofer Heinrich-Hertz-Instituts in Goslar hat mit Hilfe eines speziellen Laserverfahrens den Wirkungsgrad von Solarzellen erhöht. Eine herkömmliche Silizium-Solarzelle nutzt nur den sichtbaren Spektralbereich des Sonnenlichtes, um aus Licht Energie zu erzeugen. Ein Drittel des gesamten Sonnenlichtes besteht aber aus Infrarot-Strahlung, die von bisherigen Solarzellen nicht umgewandelt werden kann. Um das infrarote Spektrum nutzen zu können, wird die Oberfläche gewöhnlicher Silizium-Zellen durch veränderte Laserpulse aufgeraut. Schwefelatome werden zur Dotierung des Siliziums mit den ultrakurzen Lichtpulsen maßgeschneidert eingebaut. Treffen nun infrarote Lichtstrahlen auf die Oberfläche des Schwarzen Siliziums, werden sie durch die entstandenen kegelförmigen Erhebungen durch Mehrfachreflexion leicht absorbiert und im Zusammenspiel mit den eingebauten Schwefelatomen in Energie umgewandelt. Die entstandenen Black Silicon Solarzellen können nun auch das infrarote Spektrum des Sonnenlichtes nutzen und daraus Energie erzeugen.

Die neuen Black Silicon Solarzellen sind nicht nur effizienter, sie sind auch kostengünstig in der Produktion. Für die Produktion der Black Silicon Solarzellen sind nur halb so viele Herstellungsschritte nötig wie für gewöhnliche Silizium Solarzellen.

Der Wettbewerb "365 Orte im Land der Ideen" wird seit 2006 von der Standortinitiative "Deutschland – Land der Ideen" gemeinsam mit der Deutschen Bank realisiert. Aus über 2.000 Bewerbungen wählte die Expertenjury aus Wissenschaftlern, Wirtschaftsmanagern, Journalisten und Politikern die Fraunhofer Projektgruppe „Faseroptische Sensorsysteme“ als Preisträger aus.

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Fachkontakt
Dr. Stefan Kontermann
Faseroptische Sensorsysteme
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Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut