Farbstoff-Solarzellen: Grätzel-Zelle, Strom durch Photosynthese-Prinzip. Nach dem Prinzip der Fotosynthese entwickelte 1992 der Schweizer Michael Grätzel die Farbstoff-Solarzelle. Sie produziert anstelle von Zucker elektrischen Strom. Die nach ihrem Erfinder benannte Gräzel-Zelle enthält organische Farbstoffe, die das Sonnenlicht auf chemischem Wege in elektrische Energie überführt.
Farbstoff- Solarzellen beruhen im Vergleich zu bisherigen Halbleitertechniken auf vollständig anderen Prinzipien. Die Technologien für ihre Herstellung existieren in ähnlicher Form bei der industriellen Weiterverarbeitung von Glas bereits. Das Potential einer wirtschaftlich attraktiven Fertigung ist daher gegeben. Die physikalischen Eigenschaften wie Teiltransparenz und Farbgebung von Farbstoffzellen können an die Anforderungen von spezifischen Produkten angepasst werden, wodurch völlig neue Anwendungsfelder für die Photovoltaik denkbar sind.
Farbstoffsolarzellen sind elektrochemische Dünnschichtsolarzellen. Sie verfügen über nanokristalline Elektroden aus Titandioxid, in die eine Schicht aus organischen Farbstoffen auf der Basis von Ruthenium eingebettet ist. Damit kann eine höhere Lichtausbeute und ein besserer Elektronentransfer vom Lichtabsorber zur Elektrode erreicht werden.
Im Labor konnten bei direktem Lichteinfall solare Wirkungsgrade bis 8 % erreicht werden.
Glaslotversiegelte Farbstoffsolarmodule bieten neue Gestaltungsmöglichkeiten
Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE stellt auf der Hannover-Messe Solarmodule mit Farbstoffsolarzellen aus. Anders als bei herkömmlichen Solarzellen wandelt ein organischer Farbstoff Licht in Strom um. Die Herstellung geschieht durch einfachen Siebdruck und bietet ungewöhnliche Gestaltungsmöglichkeiten.
»In Verbundprojekten mit der Industrie haben wir Materialien und Herstellung optimiert«, so Dr. Andreas Hinsch, Projektleiter am Fraunhofer ISE.
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.
