Hybridmaterial: macht Solarzellen effizienter (Foto: Tour Group/Rice University)

Houston (pte012/19.11.2014/12:30) –

Forscher an der Rice University http://rice.edu haben ein revolutionäres Hybridmaterial entwickelt, das sie als Kathode
für Farbstoffsolarzellen einsetzen. Es besteht aus Nanoröhren, die
durch eine Elektronenpaarbindung an eine Graphenplatte gebunden sind.

"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 http://fz-juelich.de im Gespräch mit pressetext.

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 http://www.photonik.tuwien.ac.at 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."