Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY

Biegsame und billige Kunststoff-Solarzellen wären äußerst praktisch. Doch noch sind Wirkungsgrad und Lebensdauer zu niedrig. Ein Knackpunkt sind die metallischen Kontakte, die den Strom aus der Solarzelle abführen. Je besser diese sind, umso mehr Energie lässt sich „ernten“. Ein Team um den DESY-Wissenschaftler Dr. Stephan Roth untersucht mit dem Röntgenstrahl von PETRA III, wie sich Metall und Plastik verbinden. Die Prototypen für die Solarzellen kommen von der TU München. Bei DESY werden sie mit einer speziellen Technik beschichtet, dem „Sputtern“: Dabei treffen schnelle Edelgas-Ionen auf eine Goldschicht und schießen einzelne Atome heraus, die dann auf der organischen Solarzelle aufschlagen. Manche dringen ein Stückchen ins Plastik ein, andere bleiben auf der Oberfläche und tun sich zu nanometerkleinen Inseln zusammen – den Keimzellen der Kontakte. „Mit dem intensiven und sehr feinen Röntgenstrahl von Petra III können wir den gesamten Produktionsprozess detailliert überwachen“, erläutert Roth. „Das geht sonst mit keiner anderen Methode.“ Wie in einer Diashow beobachten die Experten, wie sich die Nanoinseln bilden. Daraus gewinnen sie Hinweise, wie sich der Produktionsprozess optimieren lässt. Außerdem zeigte sich: Goldatome können in die Plastik-Solarzelle eindringen, so dass deren Wirkungsgrad in Zukunft dadurch gesteigert werden kann. Roth: „Ein Effekt, den wir hier bei DESY zum ersten Mal bei einem derartigen in-situ Experiment gesehen haben und der auch mittels Röntgenreflektometrie bestätigt wurde. Dieser Effekt kann künftig helfen, die Effizienz von organischen Solarzellen zu verbessern.“

DESY/Red.