Effizienzrekord mit Farbstoffzellen

Zwei Effizienzrekorde innerhalb eines Monats, das macht den Forschern der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) in der Schweiz so schnell keiner nach. Nachdem sie erst Mitte Juni dieses Jahres den Laborwirkungsgrad einer Festkörperfarbstoffzelle (DSC) auf 11,4 Prozent steigern konnten, haben sie jetzt ihren eigenen Rekord gebrochen. Mit 14,1 Prozent kommt die Effizienz solcher organischer Solarzellen auf Farbstoffbasis den anderen Technologien sehr nahe. „Unsere Forschung zu Festkörperfarbstoffsolarzellen ermöglicht nun einen Wirkungsgrad von mehr als 15 Prozent und unseren Zellen wurde von externen Stellen ein Weltrekord von 14,1 Prozent bestätigt“, erklärt Michael Graetzel, Professor an der EPFL und „Vater“ der Farbstoffsolarzelle. „Damit sind Farbstoffsolarzellen mit herkömmlichen Solarzellen absolut wettbewerbsfähig, besonders was das Schwachlichtverhalten betrifft“, betont Graetzel. Denn zu den Vorteilen der Farbstoffsolarzellen gehören die konstante Solarstromerzeugung bei schwachem Licht oder schrägem Lichteinfall wie in der Dämmerung, bei wolkigem Himmel und bei Nebel. Diese organischen Zellen produzieren sogar Strom in Innenräumen, bei indirektem Lichteinfall oder Verschattung. Dem größten Hindernis zur breiten Einführung der Technologie sind die Forscher jetzt auf den Fersen.

Neues Beschichtungsverfahren

Die Forscher haben die Zelle mit einem neuen, zweistufigen Beschichtungsverfahren hergestellt.  Außerdem nutzten die Forscher neue DSC-Materialien von Dyesol. Der Hersteller von Farbstoffsolarzellen im australischen Queanbeyan, New South Wales, lieferte außerdem eine von ihm neu entwickelte Titandioxidpaste als Halbleitermaterial. In der Regel wird dieses Titandioxid auf einer Glasplatte aufgebracht. Diese ist wiederum mit einer transparenten Elektrode versehen. Meist nutzt man dazu Zinnoxid. Die Halbleiterschicht wird danach mit einem Farbstoff sensibilisiert. Der so sensibilisierte Halbleiter wird mit einem Elektrolyt übergossen und mit einer weiteren, leitfähig beschichteten Glasplatte bedeckt. Diese zweite Glasplatte ist zusätzlich mit einem Katalysator wie Platin oder Graphit beschichtet.

Umsetzung in die Serienfertigung

„Die neuen Durchbrüche bei Festkörperfarbstoffsolarzellen sind wirklich erstaunlich“, sagt Richard Caldwell, Vorstandsvorsitzender von Dyesol. „Das ist der Beginn eines neuen Zeitalters effizienter und bezahlbarer erneuerbarer Energie. Das EPFL und Professor Graetzel haben Dyesol als Materiallieferant gewählt um das Beste Ergebnis zu erreichen und – was noch wichtiger ist – um reproduzierbare Ergebnisse für kommerzielle Vorhaben zu erzielen. Diese Vorteil können wir auch an unsere wichtigsten Projektpartner weitergeben, da wir über die entsprechende Technologie verfügen und die Argumente für den industriellen Einsatz überwältigend sind.“ Schon beim letzten Effizienzrekord hatte sich Dyesol als Branchenprimus in der organischen Photovoltaik als Industriepartner zur Umsetzung der Technologie in die Großproduktion angeboten. (Sven Ullrich)