Günstige und einfache Komponenten
Einen neuen Weg haben nun die Forscher um Michael Grätzel - der Erfinder der Farbstoff-Solarzelle - aufgetan. Als Stromquelle nutzen sie zwei in Reihe geschaltete Solarzellen, die aus dem Mineral Perowskit bestehen. Bei dem Material handelt es sich um ein bleihaltiges Salz, das Licht vom nahen Infrarot bis zum Ultraviolett absorbiert. Perowskit-Solarzellen erleben in jüngster Zeit einen ungeahnten Boom. Sie sind vergleichsweise einfach herzustellen und erreichen mittlerweile Wirkungsgrade von 15 Prozent und mehr, womit sie mit den polykristallinen Siliziumzellen konkurrieren können.
© Zuckerfabrik Fotodesign Farbstoffsolarzellen lassen sich prinzipiell mit industriellen Fertigungsverfahren herstellen und in Photovoltaik-Module integrieren. Der abgebildete Prototyp wurde im Rahmen des Verbundprojekts ColorSol des Fraunhofer-Instituts für Arbeitswirtschaft und Organisation in Stuttgart gebaut (www.colorsol.de).
Als Katalysator und als Material für die beiden Elektroden hatten Grätzel und seine Kollegen eine preisgünstige Nickel-Eisen-Hydroxid-Verbindung gewählt. Der Metallkomplex zeigt offenkundig ähnlich gute katalytische Eigenschaften wie die Edelmetalle und kann - auch das ein gewaltiger Vorteil - gleichzeitig als Kathode und Anode verwendet werden.
Vielversprechender Ansatz trotz Kinderkrankheiten
In ihrem Experiment beleuchteten die Forscher die Solarzellen mit einer künstlichen Lichtquelle, woraufhin es an beiden Elektroden zu heftiger Gasentwicklung kam, die mehrere Stunden anhielt. An der Kathode bildete sich Wasserstoff, an der Anode Sauerstoff. Wie Grätzel und seine Kollegen in der Zeitschrift „Science“ berichten, konnten mit dem Prototyp 12,3 Prozent der einfallenden Lichtenergie in chemische Energie in Form von Wasserstoff umgewandelt werden. Das ist vergleichbar mit dem Wert, den die teureren Systeme erreichen.
Damit ist nach Ansicht der Forscher das Ende der Fahnenstange noch nicht erreicht. Man hält eine Steigerung des Wirkungsgrades auf 15 Prozent für möglich. Dazu müsste unter anderem das Absorptionsvermögen der Perowskit-Solarzellen verbessert werden. Vor allem müsse deren Haltbarkeit verlängert werden, schreibt Thomas Hamann von der Michigan State University in einem Begleitkommentar. Die Perowskitzellen sind insgesamt noch recht instabil, so dass die Stromausbeute und damit die Menge an erzeugtem Wasserstoff nach einigen Stunden merklich abnimmt.
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