Auch Abwärme effizient in Strom umwandeln Exotische Legierung soll Solartechnik revolutionieren

Ein Forscherteam unter Professor Rachel Goldman an der Universität von Michigan hat entdeckt, dass eine hochgradig unausgeglichene Legierung aus Galliumarsenidnitrit, die mit einer äußerst winzigen Konzentration von Stickstoff dotiert ist, infrarote Strahlung mit hohem Wirkungsgrad in elektrischen Strom verwandeln kann.

Es handelt sich bei diesem Infrarot um langwellige Wärmestrahlung, die von hocheffizienten Solarzellen nach jetzigem Stand der Technik einfach nur absorbiert wird (die Quantenenergie ist zu gering um den photoelektrischen Effekt auszulösen). Den Wirkungsgrad von Solarzellen könnte man durch Addition dieser hochgradig unausgeglichenen Legierung entscheidend verbessern. Das könnte die Solartechnik revolutionieren, weil diese dann auch Abwärme (zum Beispiel von Motoren) in Elektrizität umwandeln könnten.

Hochgradig unausgeglichene Legierungen (highly mismatched alloy) sind etwas sehr Exotisches. Es handelt sich bei ihnen um Kombinationen von (meist metallischen) Elementen, die sich unter normalen Umständen (an der Erdoberfläche) praktisch nicht vermengen lassen. Unter Einwirkung hohen Druckes und/oder hoher Temperatur, oder besonderer technischer Herstellungsverfahren wie Molekularstrahlepitaxie, kann diese Vermengung »eigentlich« unvereinbarer Substanzen dennoch stattfinden. Sofern es zur Bildung derartiger Legierungen kommt, weisen diese häufig sehr ungewöhnliche Eigenschaften auf. So kann es sein, dass das bereits die Dotierung mit einer homöopathischen Dosis einer Verunreinigung die elektrischen Eigenschaften der Legierung komplett verändert. Die auftretenden Mechanismen sind noch nicht vollends erforscht. Man hat zumindest herausgefunden, dass es bei hochgradig unausgeglichenen Legierungen zur einer Art Klumpenbildung (cluster formation) von Atomen kommt, die es quantenmechanisch »eigentlich« gar nicht geben kann. Wie es genau zur diesen Clustern kommt, ist noch unklar. Sollte es gelingen diese industriell herzustellen, könnte man breitbandig wirksame und äußerst effiziente Solarzellen bauen.