Konventionelle, silizium-basierte Solarzellen erreichen bereits sehr hohe Wirkungsgrade, sind jedoch sehr energie- und kostenintensiv in der Herstellung. Eine Alternative stellen Photovoltaik-Zellen auf Polymer-Kohlenstoffnanorohrbasis dar. Daher haben sich jetzt Wissenschaftler des EU-Forschungsprojektes POCAONTAS (POlymer – CArbOn NanoTubes Active Systems for photovoltaics) das Ziel gesetzt, die Effizienz von organische Photovoltaikzellen (OPV) zu erhöhen. Schlüssel zum Erfolg soll eine Verbindung von Polymeren mit sogenannten Kohlenstoffnanoröhrchen (engl. carbon nanotubes, CNT) sein.
Kohlenstoffnanoröhren haben drei entscheidende Eigenschaften, die zur Optimierung von Photovoltaikzellen beitragen können: Sie besitzen eine gute photochemische Stabilität und können damit möglicherweise einen langjährigen Gebrauch der Zellen sicherstellen. Und je länger die Lebensdauer der Zellen ist, desto geringer ist – langfristig gesehen – wiederum ihr Preis. Zweitens absorbieren sie, anders als viele Polymere, nicht nur im sichtbaren, sondern auch im infraroten Spektralbereich des Sonnenlichts, was die Energieausbeute erhöht. Darüber hinaus weisen ihre Elektronen eine außergewöhnlich hohe Beweglichkeit auf, was sich positiv auf die Leitfähigkeit des Materials auswirkt.
Jetzt wollen die Wissenschaftler das Potenzial der Polymer-Verbindungen aus Kohlenstoffnanoröhren für die Photovoltaik besser kennen lernen. Ihr besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Entwicklung so genannter funktionaler Kompositsysteme (hybride Solarzellen aus Polymeren und CNT). Deren Eigenschaften sollen dann mit modernsten spektroskopischen Methoden analysiert werden.
Die Europäische Kommission fördert POCAONTAS seit dem 1. November 2012 im 7. Forschungsrahmenprogramm mit 3,4 Millionen Euro über vier Jahre. Bei der Förderung handelt es sich um ein Marie Curie Initial Training Network (ITN). POCAONTAS legt besonderen Wert auf die umfassende Ausbildung von Doktoranden und PostDoktoranden in Wissenschaft und Industrie im Fokus. Über Kurse und Workshops sollen neben fachlicher Expertise auch Fähigkeiten vermittelt werden, welche die jungen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf das Berufsleben vorbereiten. Im Projekt POCAONTAS sollen 11 Doktoranden und drei Postdoktoranden mitarbeiten und damit auf ihr Berufsleben vorbereitet werden.
Am Projekt POCAONTAS sind neben Würzburger Arbeitsgruppen um die Professoren Tobias Hertel (Chemie) und Vladimir Dyakonov (Physik) weitere Forschungsgruppen aus München sowie aus fünf anderen europäischen Ländern beteiligt. Auch mehrere Firmen, darunter zwei aus Bayern, und die Bayerische Forschungsallianz sind eingebunden. Die Koordination liegt bei Professor Larry Lüer (Madrid).
