Wie die Licht-Stromwandlung abläuft

Wackeln hilft: Umwandlung von Licht in Strom in organischen Solarzellen erstmals in Echtzeit gefilmt„Science“ veröffentlicht Beitrag zur organischen Photovoltaik

Organische Solarzellen könnten zu einer der Schlüsseltechnologien unseres Jahrhunderts werden. Mit hoher Effizienz verwandeln sie Licht in Strom. Die dabei im Inneren der Solarzelle ablaufenden Prozesse sind jedoch so komplex, dass sie sich bislang einer direkten wissenschaftlichen Beobachtung entzogen haben. Jetzt ist es Wissenschaftlern um den Physiker Prof. Dr. Christoph Lienau von der Uni Oldenburg erstmals gelungen, die Licht-Strom-Wandlung in einer organischen Solarzelle in Echtzeit zu filmen.

In dem am 30.05.2014 von dem renommierten Wissenschaftsmagazin Science publizierten Bericht erläutert das Forscherteam aus Oldenburg, Mailand und Modena (Italien), wie die Licht-Stromwandlung, ein lichtinduzierter Elektronentransfer, in einer organischen Solarzelle im Detail abläuft. Sie zeigen: Die Quantenmechanik dieses Prozesses – speziell die wellenförmige Natur der Elektronen und ihre Kopplung an die umgebenden Kerne – ist von entscheidender Bedeutung.

Organische Solarzellen nutzen Nanomaterialien aus Polymeren und aus Fullerenen, um das Sonnenlicht in Strom zu verwandeln. Sie sind preiswert, leicht, flexibel und lassen sich farblich beliebig anpassen. Die konjugierten Polymere sind lange Ketten von Kohlenstoffatomen und fungieren bei der Licht-Strom-Wandlung als Lichtabsorber. Bisher hatten alle Experimente darauf hingedeutet, dass der Strom erzeugt wird, indem Elektronenteilchen von den Polymeren auf die umgebenden Fullerene – kugelförmige Moleküle aus Kohlenstoffatomen – springen.
Folgt: Lichtimpulse lassen Elektronen sich wie Wellen verhalten