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Photovoltaik:
Neue Solarzelle besteht Feuerprobe
Eine neuartige photovoltaische
Solarzelle könnte herkömmlichen Zellen auf Siliziumbasis
Konkurrenz machen, glauben Schweizer Chemiker.
(jkm) - Nach zwölfjähriger
Entwicklung nahm ihre mit Titanoxid und einem Farbstoff arbeitende
Zelle nun die letzte große Hürde vor der Marktreife:
Selbst gut sechs Wochen im Ofen reduzierten ihre Leistungsfähigkeit
kaum.
Die von Michael Graetzel und seiner
Arbeitsgruppe an der Eidgenössischen Technischen Hochschule
Lausanne entwickelte Zelle enthält 20 Nanometer (Millionstel
Millimeter) große Körnchen aus Titandioxid. Diese sind
wiederum mit einem Ruthenium-Farbstoff bedeckt. Fällt Licht
auf diesen "Sensibilisator", werden daraus Elektronen
freigesetzt, die über das Titandioxid in einen externen Stromkreislauf
abfließen.
Damit die Elektronen nicht direkt
in den Farbstoff zurückkehren, müssen die von ihnen
hinterlassenen Lücken sofort wieder aufgefüllt werden.
Diese Aufgabe erledigt eine Lösung mit Iodid-Ionen, die wiederum
über den externen Stromkreislauf regeneriert wird - der Kreis
schließt sich. Der Vorteil dieser Zelle: Die Rohmaterialien
müssen nicht mehr in extrem hoher Reinheit vorliegen. Daher
könnte sie bis zu 80 Prozent kostengünstiger als Zellen
auf Siliziumbasis sein.
Allerdings müssen Solarzellen
nicht nur preiswert sein, sondern auch effizient und beständig
gegenüber Hitze und Sonnenlicht. Schon vor zwölf Jahren
hatten Graetzel und seine Gruppe eine erste Version ihrer Farbstoffzelle
hergestellt, die den ersten zwei Anforderungen entsprach. Erst
die jetzt im Fachblatt "Nature Materials" vorgestellte
Zelle erfüllt auch die dritte Bedingung: Nach 1.000 Stunden
in einem 80 Grad Celsius heißen Ofen oder in einem 55 Grad
heißen Sonnensimulator sank ihre Leistungsfähigkeit
um lediglich sechs Prozent.
Die Forscher wählten dazu
einen wasserabweisenden Farbstoff, der sich bei Erwärmung
nicht in den geringen Wassermengen im Zellenmaterial löst.
Zudem ersetzten sie die Iodid-Lösung durch ein Gel. "Dieser
neue Elektrolyt fließt nicht mehr, es gibt keine Verbindungsprobleme
mehr und die Herstellung ist einfacher", erläutert Graetzel.
Die Effizienz dieser hitzefesten Zelle habe anfänglich bei
sechs Prozent gelegen. "In der Zwischenzeit konnten wir den
Wirkungsgrad der Zellen auf 9 bis 10,6 Prozent verbessern",
so der Forscher. Damit könne die Farbstoffzelle zur ernstzunehmenden
Konkurrenz für Siliziumzellen avancieren.
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