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Dipl. Chem. Yuriy Khalavka, Matcor-Stipendiat aus der Ukraine, und
Prof. Dr. Carsten Sönnichsen, Leiter einer Emmy
Noether-Nachwuchsgruppe am Institut für Physikalische Chemie, haben
zunächst Kristalle aus Cadmium-Tellurid (CdTe) gezüchtet, die sich in
ein feines Geflecht stark verzweigen. Das Knäuel aus den nur 8
Nanometer dicken Filamenten - das ist nur so breit wie wenige Dutzend
Atome - ist relativ stabil und weist eine große Oberfläche auf, sodass
es mit anderen, organischen Substanzen eine Verbindung eingehen
könnte. "Die Idee, die dahinter steckt, ist, auf diesem Weg vielleicht
einmal Solarzellen aus Kunststoffen herzustellen", erläutert
Sönnichsen. "Es gibt viele organische Farbstoffe, die das Licht gut
absorbieren und in das Knäuel eingebaut werden könnten. Die Energie
müsste dann nur noch abtransportiert werden." Im Gegensatz zu
herkömmlichen Solarzellen, die aus hochreinen Ausgangsmaterialien in
aufwändigen Vakuum-Beschichtungsanlagen hergestellt werden, könnte man
so eine organisch/anorganische Hybrid-Solarzelle wie eine Plastikfolie
durch Gießen und Walzen herstellen.
Hier setzen die Forschungen der beiden Naturwissenschaftler ein: Um
die gewonnene Energie weiterzugeben, müsste der
Cadmium-Tellurid-Halbleiter mit einem Kontakt versehen werden.
Khalavka und Sönnichsen haben dazu ein Goldsalz verwendet und
versucht, es nur auf die Spitzen des CdTe-Knäuels aufzuwachsen. "Wir
mussten dabei sehr vorsichtig vorgehen, damit wir einen schönen
Goldkristall bekommen und nicht alles voller Gold ist. Dieser
Optimierungsprozess ist uns jetzt gelungen", so Sönnichsen. Als
wichtigster Parameter hat sich dabei die Wahl des geeigneten
Lösungsmittels erwiesen.
Cadmium-Tellurid wird heute schon in Dünnschicht-Solarzellen
eingesetzt und gilt wegen der vergleichsweise geringen Kosten als
vielversprechende Alternative zum herkömmlichen Silizium. Sönnichsen
hat mit Cadmium-Tellurid vor drei Jahren als Postdoc am Lawrence
Berkeley National Laboratory in den USA einen Durchbruch erzielt, als
es gelungen ist, hochverzweigte CdTe-Halbleiternanokristalle in einer
kontrollierten Synthese zu züchten. Die Länge der Arme und das Ausmaß
der Verzweigung konnten dabei unabhängig voneinander gesteuert werden.
Sönnichsen ist seit Anfang 2005 Juniorprofessor am Institut für
Physikalische Chemie der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und
Leiter einer Emmy Noether-Nachwuchsgruppe. Als Stipendiat der
Graduiertenschule Matcor - Teil der im Bundesexzellenzwettbewerb
erfolgreichen Graduiertenschule "Materials Science in Mainz (MAINZ)" -
ist Khalavka seit Oktober 2006 Mitarbeiter in der Arbeitsgruppe von
Sönnichsen.
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