Grazer Physiker machen elektrisierende Erkenntnisse
Forschende der Uni Graz filmten die Umwandlung von Licht in elektronische Energie. Zukünftig könnte das Photovoltaikanlagen wirksamer und effektiver machen.
„Als Physiker wollen wir alles ganz genau verstehen, bis ins kleinste Detail. Wir machen das natürlich nicht zum Selbstzweck, sondern um in Zukunft neue Materialien zu entwickeln, die effizienter und besser Energie umwandeln können.“ So beschreibt Peter Puschnig, Professor am Institut für Physik an der Uni Graz, seine Arbeit, die sich in klitzekleinen Größen abspielt, die sich viele nicht vorstellen können.
Vor kurzem gelang ihm als Forschungsleiter gemeinsam mit seinem Team, dem Mitte-20-jährigen Doktoranden Siegfried Kaidisch und dem Mitte-30-jährigen Postdoc Christian Kern, in Kooperation mit Forschenden aus Deutschland, ein wissenschaftlicher Durchbruch. Publiziert wurden die Ergebnisse in der Fachzeitschrift „Physical Review X“. Die Publikation gilt als wichtiger Meilenstein im EU-Projekt „Orbital Cinema“.
Die Geburt von elektrischer Energie aus Licht
Die Umwandlung von Licht in elektrische Energie passiert innerhalb wahnsinnig kurzer Zeit. Den Forschenden ist etwas Faszinierendes gelungen: Sie konnten diese Umwandlung mithilfe einer komplexen Technologie filmen, um sie dann theoretisch zu beschreiben. Die Experimente wurden in Deutschland durchgeführt, die theoretische Grundlage dazu kommt aus Graz. Die Arbeit ist deshalb so bedeutsam, weil sie zukünftig etwas zur Optimierung nachhaltiger Energiegewinnung und der Photovoltaik beitragen kann. Es geht um das Verständnis für physikalische Prozesse, die in organischen Solarzellen stattfinden.
Wie man so unvorstellbar kleine Teilchen innerhalb kürzester Zeit filmt? „Man kann sich das nicht vorstellen wie ein Mikroskop", so Puschnig. Es geht um eine komplexe Technologie mit Laserpulsen, die Sonnenlicht simulieren und Elektronen anregen sollen. Damit kann man herausfinden, wie sich die Elektronen in einem Molekül räumlich verteilen. Ein Molekül ist übrigens rund zwei Nanometer groß. Ein Nanometer ist ein Millionstel von einem Millimeter.
Günstigere und effizientere Materialien für Photovoltaikanlagen
Die entdeckten theoretischen Grundlagen können in Zukunft unter anderem dazu beitragen, günstigere und effizientere Materialien für Photovoltaikanlagen zu finden. „Wenn Sie eine Photovoltaikanlage am Dach haben, wandelt die am Tag rund 18 % des Sonnenlichts in elektrische Energie um. Das Material kostet einiges an Energie und Geld", so Puschnig. „Die Idee wäre, in Zukunft neue Materialien zu finden, die kostengünstiger sind und mehr Sonnenlicht in Strom umwandeln.“ Bis die Forschung praktisch angewandt wird, könnten noch zehn bis 20 Jahre vergehen. Aber: Die Grundlage dafür steht.