Im Wettlauf um Kostensenkung und Effizienzsteigerung von Solarenergie ist einem Forschungsteam der University of New South Wales in Sydney ein wichtiger Durchbruch gelungen: Die Singulettspaltung, bei der ein einzelnes Photon in zwei Energiepakete aufgespalten wird, kann die elektrische Leistung von Solarenergieanlagen effektiv verdoppeln.

Ein Forschungsteam der University of New South Wales hat in der Fachzeitschrift ACS Energy Letters demonstriert, wie die Singulettspaltungstechnologie auf ein massenproduzierbares organisches Material angewendet werden kann, das speziell für Solarzellen entwickelt wurde. „Der größte Teil der Lichtenergie in Solarzellen geht als Wärme verloren, und wir versuchen, diese in mehr Strom umzuwandeln“, sagte Dr. Ben Cavison, Postdoktorand an der School of Chemistry der University of New South Wales.

Aktuell bestehen die meisten Solarzellen aus Silizium, deren Wirkungsgrad jedoch begrenzt ist und theoretisch bei etwa 29,4 % liegt. Die Singulettspaltungstechnologie bietet einen Weg, diese Grenze zu überwinden, indem sie aus einem einzigen hochenergetischen Photon zwei angeregte Zustände niedriger Energie erzeugt und so die Anzahl der nutzbaren Energiepakete erhöht. „Die Integration der Singulettspaltung in Silizium-Solarzellen wird deren Wirkungsgrad verbessern“, so Projektleiter Professor Ned Ekins-Dawks. Bisher stellte die Suche nach geeigneten Materialien die größte Herausforderung dar, doch das Team der University of New South Wales konnte zeigen, dass DPND-Verbindungen unter realen Außenbedingungen stabil bleiben und die gleiche Funktion erfüllen.

„Wir haben gezeigt, dass Silizium an dieses stabile Material gebunden werden kann, um Singulettspaltung zu erreichen und zusätzliche Ladung einzubringen“, sagte Dr. Kavison. „Dies ist das erste Mal, dass wir die Machbarkeit dieser Methode in einem realen System demonstriert haben.“ Diese Entdeckung baut auf mehr als einem Jahrzehnt Grundlagenforschung auf, in der Forscher durch das Verständnis grundlegender physikalischer Prinzipien verbesserte Materialien und Schichtstrukturen entwickelt haben. Der Hauptautor der Studie, Associate Professor Murad Tayebjee, bezeichnete die Forschung als „einen bedeutenden Fortschritt“ in der Solarzellentechnologie.

Weitere Informationen: Alexander J. Baldacchino et al., „Single-Linear Fission Crystalline Silicon Solar Cells: Beyond Parabens“, ACS Energy Letters (2025). Zeitschrifteninformationen: ACS Energy Letters