Hybridmaterial macht Farbstoffsolarzellen effizienter

„Farbstoffsolarzellen sind deutlich dünner als kristalline Siliziumsolarzellen. Ein Anwendungsgebiet könnte daher der mobile Einsatz sein – etwa bei Gegenständen, die leicht und faltbar sein müssen”, erläutert Thomas Kirchartz vom Institut für Energie- und Klimaforschung des Forschungszentrums Jülich.

1,7 Prozent leistungsfähiger
Bisher wurden Platinkathoden für Farbstoffsolarzellen eingesetzt. Diese sind aber spröde und verhältnismäßig teuer. Das neue, nach dem Chemiker James Tour benannte Hybridmaterial ist hingegen flexibler und deutlich günstiger. Durch chemische Gasphasenabscheidung wird eine Graphenbasis hergestellt. Auf dieser wachsen Kohlenstoff-Nanoröhren, wodurch die dreidimensionale Elektrodenstruktur des Materials entsteht.

„Die weit größere Oberfläche der 3D-Struktur fängt die photogenerierten Ladungsträger besser ein. Dies resultiert in einer Effizienzsteigerung von 1,7 Prozent, was eine Menge ist, da in der Photovoltaik jedes Zehntelprozent zählt”, fügt Thomas Müller vom Institut für Photonik der Technischen Universität Wien hinzu.

Günstiger als Siliziumzellen
Die Funktionsweise der in den 1990er-Jahren entwickelten Farbstoffzellen ist der Fotosynthese nachempfunden. Sie sind zwar weniger effizient als klassische Solarzellen auf Siliziumbasis, werden aber in einem weit weniger aufwendigen Herstellungsverfahren produziert. Die neuen Farbstoffzellen aus dem Hybridmaterial konnten in Tests 20 Prozent mehr Energie aus Sonnenlicht produzieren als jene mit Platinkathoden.

Die innovativen Farbstoffzellen sind zudem halbtransparent, können also in Glas verbaut werden, und liefern auch bei wenig Licht – etwa an Wolkentagen – Energie. Im Vergleich zu Siliziumsolarzellen verweist Kirchartz aber auf deren immer noch wesentlich höhere Effizienz: „Die gezeigten Wirkungsgrade von 8,2 Prozent sind geschätzt noch um den Faktor zwei von einer kommerziellen Nutzung jenseits kleiner Nischen entfernt.”

Quelle: Pressetext

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