Farbstoffsolarzellen: flach, flexibel, bunt und billig.
Forscher der Leibniz-Universität Hannover arbeiten an einer Alternative zu herkömmlichen Solarzellen.
Das Institut für Physikalische Chemie und Elektrochemie der Leibniz-Universität Hannover arbeitet an einer Alternative zu herkömmlichen Silizium-Solarzellen, um die Energieressourcen der Sonne kostengünstiger als bisher nutzen zu können. Die Forscher stehen nach eigener Auskunft kurz vor der kommerziellen Einführung der Farbstoffsolarzelle, die Sonnenenergie mit Hilfe eines aufgebrachten Farbstoffs in Strom umwandeln soll.
"Die herkömmlichen Silizium-Solarzellen sind zwar effizient im Gebrauch, aber auch sehr teuer in der Herstellung, weil die erforderlichen Hochtemperaturprozesse bei fast 2000 Grad Celsius sehr energieaufwendig sind", erläutert Institutsdirektor Prof. Jürgen Caro. Die hannoverschen Forscher arbeiten daran, durch elektrochemische Abscheidung von Titandioxid- und Zinkoxidschichten die Produktionstemperatur der Zellen auf Raumtemperatur abzusenken.
Zur Herstellung der Farbstoffsolarzellen werden die Halbleiteroxide als poröser Film auf eine leitfähige Unterlage aufgebracht. An diese Oxidschicht wird ein Farbstoff angelagert, in dessen Molekülen durch das Sonnenlicht Elektronen angeregt werden. Die angeregten Elektronen werden auf das Halbleiteroxid übertragen und diffundieren zum leitfähigen Rückkontakt. Über den äußeren Stromkreis gelangen die Elektronen zur Gegenelektrode und von dort durch einen Elektrolyten zurück zum Farbstoff. So wird ein Photostrom erzeugt.
Auch in anderen Instituten wird an der Farbsolarzelle gearbeitet. So präsentierte das Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE) anlässlich der diesjährigen Hannover-Messe mehrere quadratische Farbsolarzell-Module mit 30 cm Kantenlänge. In ihnen waren jeweils sechs Solarzellen hintereinandergeschaltet. Sie lieferten bei etwa 4,2 V Spannung 0,8 A Strom bei einem Wirkungsgrad von 2,5 Prozent - momentan noch deutlich weniger als entsprechende Zellen auf Silizium-Basis.
Die Forscher sehen für die neue Technik aufgrund der flexiblen Trägerschicht und der variablen Farbgebung beispielsweise Anwendungen im Fassadenbau, sprechen aber auch von flexibleren Lösungen zur Integration in Kleidungsstücke. So könnte man etwa elektronische Kleinstgeräte (Wearables) bei Sonnenlicht ohne Akku betreiben. (sha)
