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Energie: Nanodrähte als Solarzellen

Forscher entwickelten einen Draht, der zweihundert Mal dünner ist als ein Haar und Licht in elektrischen Strom umwandeln kann. Damit könnte eine neue Generation von Solarzellen möglich werden, die komplett aus Nanopartikeln besteht und nicht aus einer Kombination mit größeren Komponenten.

Unter dem Rasterelektronenmikroskop | Der neu entwickelte Draht ist zweihundertmal dünner als ein Haar. Er ist aus verschiedenen Siliziumschichten aufgebaut.
In dem Nanodraht sind drei verschiedene Silizium-Schichten in Schalen angeordnet – ähnlich einem Koaxialkabel. Die einzelnen Lagen unterscheiden sich in ihrer Leitfähigkeit, was die Forscher um Charles Lieber durch das Einbringen von Fremdatomen in das Silizium erreichten. Durch dieses so genannte Dotieren werden dessen Eigenschaften gezielt verändert.

Trifft Licht auf den Draht, werden Elektronen aus dem Silizium geschlagen und hinterlassen positiv geladene Löcher, die ebenfalls durch das Material wandern können. Die Elektronen sind nun bestrebt in die äußere Schale zu gelangen, während die Löcher sich in Richtung Kern bewegen. Die mittlere Schicht trägt nahezu unbehandeltes Silizium und trennt die beiden angrenzenden voneinander.

Das Fließen der Elektronen und Löcher erzeugt nun einen elektrischen Strom, wenn der Draht an einen Stromkreis angeschlossen wird. Dabei kann ein einzelner Nanodraht eine Leistung von 50 bis 200 Pikowatt liefern. Der entwickelte Prototyp wandelt allerdings nur etwa drei Prozent der Sonnenenergie in Elektrizität um. Bei heutigen Solarzellen werden bis zu 25 Prozent erreicht. (mp)

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