Universität Hannover: Farbstoff-Solarzellen kurz vor der Kommerzialisierung

Das Institut für Physikalische Chemie und Elektrochemie der Leibniz Universität Hannover arbeitet intensiv an einer Alternative zu herkömmlichen Silizium-Solarzellen. Die neuen, so genannten Farbstoffsolarzellen, welche die Sonnenenergie mit Hilfe eines aufgebrachten Farbstoffs in Strom umwandeln, seien erheblich günstiger herzustellen als die bekannten Silizium-Solarzellen. Ziel der Arbeiten sei, die Effektivität der Farbstoffsolarzellen durch neue Fertigungskonzepte zu steigern, um sie konkurrenzfähig zur Silizium- Zelle zu machen, heißt es in der Pressemitteilung der Hannoveraner Universität.  Zudem habe sich die Forschergruppe zum Ziel gesetzt, flexible Farbstoffsolarzellen zu entwickeln, die zum Beispiel in Kleidung oder Zeltplanen integriert werden können. So könnten künftig elektronische Geräte unterwegs ohne Batterien betrieben werden. Ein attraktiver Nebenaspekt der neuen Solarzellen sei, dass sie in vielen bunten Farben hergestellt werden können, was sie als Energie bringendes Accessoire durchaus populär machen könnte. Vier von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderte Projekte zur Entwicklung und Verbesserung von Farbstoffsolarzellen werden momentan unter der Leitung von Dr. Torsten Oekermann bearbeitet.

Weltrekord: Hannoveraner Zinkoxid-Filme mit konkurrenzlos hohem Wirkungsgrad

„Die herkömmlichen Silizium-Solarzellen sind zwar effizient im Gebrauch, aber auch sehr teuer in der Herstellung, weil die erforderlichen Hoch- Temperaturprozesse von fast 2000 Grad Celsius sehr energieaufwendig sind“, erläutert Institutsdirektor Prof. Jürgen Caro. Erste Prototypen der Farbstoffsolarzellen, die aus Titandioxid bestehen, werden laut Prof. Jürgen Caro schon verkauft. Bei ihrer Herstellung sei allerdings noch immer eine Temperatur von mindestens 450 Grad Celsius erforderlich. Die hannoverschen Forscher arbeiten daran, die Produktionstemperatur der Zellen durch elektrochemische Abscheidung von Titandioxid- und Zinkoxidschichten auf Raumtemperatur zu senken. Entscheidend für die Herstellung von flexiblen Farbstoffsolarzellen sei die Erzeugung von Halbleiteroxid-Filmen bei möglichst niedrigen Temperaturen, weil sonst die leitenden Plastikunterlagen beschädigt werden. Und hier halte die Leibniz Universität Hannover einen Weltrekord: Die in Zusammenarbeit mit der japanischen Universität Gifu hergestellten porösen Zinkoxid-Filme seien hinsichtlich des Wirkungsgrad flexibler Solarzellen bislang konkurrenzlos.

Sonnenlicht lässt Elektronen wandern

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 wandern (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 Solarstrom erzeugt. Um die Schichten bei der elektrochemischen Abscheidung genügend porös zu machen, werden der Abscheidungslösung Additive hinzugefügt, die als „Template“ für die Poren dienen. Hieran beteiligt sich Privatdozent Dr. Michael Wark im gleichen Institut, der über langjährige Erfahrung bei der Anwendung solcher Additive in verschiedenen Herstellungsmethoden verfügt.

14.12.2006   Quelle: Leibniz Universität Hannover   Solarserver.de   © EEM Energy & Environment Media GmbH