Neuer Farbstoff für effiziente organische Solarzellen

Mit einem völlig neuen Farbstoff gelang schweizerischen Forschern eine Rekordstromausbeute von 7,2 Prozent bei Solarzellen.

Lausanne (Schweiz) - Nicht nur mit Siliziumkristallen, auch aus leitfähigen Kunststoffen und Farbstoffmolekülen lassen sich Solarzellen aufbauen. Diese können sogar biegsam und günstiger sein, liefern allerdings nicht so viel Strom. Gegen die geringe Effizienz von bis zu fünf Prozent fanden die Forscher um Michael Grätzel von der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne nun eine Lösung.

Der Forscher gilt als der Erfinder der Farbstoffzellen, weshalb sie ihm zu Ehren auch Grätzelzellen genannt werden. Wurden diese Stromerzeuger bisher mit Ruthenium-Farbstoffen hergestellt, griff das Team um Grätzel nun erstmals zu neuen organischen Substanzen auf der Basis von Indolin. Treffen nun Lichtteilchen auf diese Farbstoffe, setzen sie dort Elektronen frei. Diese wandern in eine Halbleiterschicht aus winzigen, nanoskopisch kleinen Körnchen aus Titandioxid.

Mit den Indolin-Farbstoffen können die Titandioxid-Schichten nun dünner als zuvor aufgebaut werden. Dadurch erhöht sich die Beweglichkeit von Elektronen und Ionen, die für eine hohe Ausbeute so gut wie irgendwie möglich sein sollte. Zudem muss verhindert werden, dass einmal erzeugte Elektronen wieder von den Farbstoffmolekülen eingefangen werden, bevor sie überhaupt verwertbaren Strom erzeugt haben. Genau dies gelingt mit den neuen Indolin-Substanzen. Farbstoffzellen können in puncto Effizienz zwar noch nicht mit monokristallinen Siliziumzellen konkurrieren, doch dafür lassen sie sich prinzipiell viel günstiger produzieren.