Eine Solarzelle ist wie ein Schweizer Käse: Ohne Löcher geht es nicht. Denn in ihrem Inneren wird die Energie des Sonnenlichtes in frei bewegliche Ladungsträger, in negativ geladene Elektronen und positive Löcher, umgewandelt. Diese im Halbleiter erzeugten freien Ladungsträger müssen mit möglichst kleinen Verlusten getrennt und aus der Solarzelle abgeleitet werden. Denn nur so erlangt die Solarzelle ihren optimalen Wirkungsgrad - ihre Fähigkeit, einen größtmöglichen Anteil der Sonnenstrahlung in elektrische Energie umzuwandeln.
Zur Trennung der Ladungsträger werden unterschiedliche Verfahren eingesetzt. Indem zum Beispiel ein elektrisches Feld erzeugt wird, werden die Elektronen zur Vorderseite und die Löcher zur Rückseite der Solarzelle transportiert. Dazu ist es allerdings notwendig, Fremdatome in hoher Dichte unter die Oberfläche des Halbleiters zu bringen. Jedes einzelne Fremdatom stört jedoch die ideale Struktur der Solarzelle und vernichtet positive und negative Ladungen.
In einem weiteren Verfahren wird die elektrische Ladung ausgenutzt, die sich bereits auf der Solarzelle befindet. Sie erzeugt ein starkes elektrostatisches Feld, das sich ebenso zur Ladungstrennung eignet. Weil bei solchen Feldeffekt-Solarzellen bereits ein Feld von außen einwirkt, braucht es keine oder nur wenige zusätzliche Leitschichten. Auf diese Weise fallen die Ladungsträgerverluste deutlich geringer aus. Zudem verbessert die wesentlich höhere Feldstärke beim Feldeffekt noch einmal die Trennung der Ladungsträger. Feldeffekt- Solarzellen werden seit den 1980-er Jahren

erfolgreich eingesetzt. Bisher gab es diese Feldquellen allerdings nur mit positiven Ladungen.
Im Herbst 1999 wurde jedoch an der Chemnitzer Professur für Elektronische Bauelemente eine bis dahin einzigartige Materialkombination entdeckt: Sie enthält Aluminiumtrifluorid und ist die weltweit erste Feldquelle, die über eine hohe negative Ladung verfügt. Indem nun von außen neben positiv auch negativ geladene Felder auf die Solarzelle einwirken, kann ihre Leistung erheblich gesteigert werden. Der Grund des höheren Wirkungsgrades ergibt sich aus dem viel stärkeren Feldeffekt. Darüber hinaus lässt sich der Ladungsverlust an der Oberfläche des Halbleiters durch eine negative Feldquelle reduzieren.
Bisherige Forschungsarbeiten im Rahmen des Graduiertenkollegs "Regenerative Energien" der Deutschen Forschungsgemeinschaft konzentrierten sich vor allem auf die physikalische Beschreibung und Interpretation der neuartigen Struktur. Da es einige sehr vielversprechende Varianten für ihre Anwendung an Solarzellen gibt, wurden bereits mehrere Patente angemeldet.
Auch erste Prototypen solcher negativ geladener Feldeffekt-Solarzellen existieren bereits. Gemeinsam mit dem Zentrum für Mikrotechnologien der TU Chemnitz werden diese nun einem umfangreichen Funktionstest unterzogen, der durch die Stiftung der Deutschen Wissenschaft gefördert wird.
Weitere Informationen: www.infotech.tu- chemnitz.de/~bauel/index.html

Dirk König
Professur für Elektronische Bauelemente

Es deckt den Energie-
bedarf fast vollständig
aus eigener Kraft: das
Passivhaus in Oederan.
Foto: TU Chemnitz

Bundesländern Fuß gefasst. In Oederan, wo der Öko-Tag bis heute koordiniert wird, stand in diesem Jahr ein Passivhaus im Mittelpunkt des Interesses. In der Wiesenstraße 5 präsentierte Eberhard Ohm am 27. April 2002 sein neues Domizil, das in der Lage ist, den Energiebedarf fast vollständig aus eigener Kraft zu decken. Mit dabei waren auch Wissenschaftler der TU Chemnitz, die dank eigener Mess- und Auswertungstechnik stets die Energiebilanzen des Passivhauses im Blick haben. Die Grundlage für dieses Projekt schufen Chemnitzer Studenten und der Doktorand Benoit Sicre, der an der Chemnitzer Professur