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- 16.07.2003 -

 

 

 

 

 

 

 


 

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.

 


© SNF

Unter realen Bedingungen ist die nanokristalline Farbstoff-Solarzelle der ETH Lausanne (9 bis 10,6 Prozent) eine ernstzunehmende Konkurrenz für die traditionellen Solarzellen (im Hintergrund).


 Mehr Informationen:

Schweizerischer Nationalfonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (SNF)

Laboratoire de Photonique et Interfaces, Lausanne

ForschungsVerbund Sonnenenergie: Licht zu Strom

vista verde: Solarenergie

 

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