Molybdänsulfid soll Silizium künftig ablösen

Yusef Farah (links) und Rachelle Austin im Fotovoltaik-Labor (Foto: John Eislele, colostate.edu)

Fort Collins (pte001/20.04.2023/06:00) - Rachelle Austin und Yusef Farah von der Colorado State University ( https://www.colostate.edu ) sehen extrem dünne Filme aus Molybdändisulfid als legitimen Nachfolger von Silizium an, dem mit Abstand vorherrschenden Material bei Solarzellen. Der Film, der künftig Sonnenlicht in Strom umwandeln soll, ist gerade einmal drei Atomlagen dick.

Drastische Verbesserungen

Sambur hat seine Expertise in der Umwandlung von Sonnenenergie mit nanoskaligen Materialien und Krummel sein Know-how in der ultraschnellen Laserspektroskopie in das Projekt eingebracht. Sie wollten verstehen, wie verschiedene Materialien strukturiert sind und wie sie sich verhalten. Mit einer kreativen Kombination aus fotoelektrochemischen und spektroskopischen Techniken haben die Forscher eine Reihe von Experimenten durchgeführt. Diese haben gezeigt, dass derartige Schichten beispiellose Ladungsträgereigenschaften aufweisen, die die Solartechnologien drastisch verbessern könnten.

Den Forschern zufolge ist das Material so gut darin, Licht in Energie umzuwandeln, weil es aufgrund seiner Kristallstruktur die Energie sogenannter heißer Ladungsträger extrahieren und nutzen kann. Dabei handelt es sich um Elektronen, die kurzzeitig auf ein deutlich höheres energetisches Niveau angehoben werden, wenn sie von genügend sichtbarem Licht getroffen werden. Austin und Farah haben zudem herausgefunden, dass in ihrer fotoelektrochemischen Zelle die Energie dieser heißen Träger sofort in elektrische Energie umwandelt wird, statt als Wärme verloren zu gehen, wie es in Silizium-Zellen geschieht.

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