Neuer Rekord: Stabile Farbstoff-Solarzellen nehmen 10-Prozent-Hürde

Flexible und günstige Photovoltaik-Module lassen sich auch ohne flüchtige Lösungsmittel können produzieren - und erreichen sogar einen höheren Wirkungsgrad

Lausanne (Schweiz)/Changchun (China) - Nicht nur Silizium, auch viele organische Substanzen taugen zum Aufbau von Solarzellen. Farbstoffzellen, 1992 vom Schweizer Forscher Michael Grätzel erfunden, haben das Potenzial für eine günstige Massenproduktion von flexiblen und vielseitig einsetzbaren Solarmodulen. Jetzt gelang es dem Erfinder zusammen mit chinesischen Kollegen, die Stabilität und Effizienz dieser "Grätzel-Zellen" signifikant zu verbessern. In der Fachzeitschrift "The Journal of Physical Chemistry C" berichten sie über einen Wirkungsgrad von zehn Prozent.

"Wir haben einen neuen Maßstab für hoch effiziente Farbstoff-Solarzellen mit Lösungsmittel freien Elektrolyten gesetzt", schreiben Grätzel von der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Lausanne und seine Kollegen von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Changchun. Sie hatten dazu winzige Nanokristalle aus Titanoxid mit einem Farbstoff aus Ruthemium-Komplexen beschichtet. Ihr Prototyp wandelt einfallendes, selbst diffuses Sonnenlicht, mit einer Effizienz zwischen 8,5 und 10 Prozent in Strom umwandeln. Nach 1000 Stunden Betriebszeit bei 60 Grad Celsius fiel der Wirkungsgrad nur um etwa ein Zehntel ab.

Für Solarkraftwerke können diese "Grätzel-Zellen" nicht mit herkömmlichen Photovoltaik-Modulen auf Siliziumbasis konkurrieren, da diese höhere Wirkungsgrade zwischen 15 und 20 Prozent erreichen. Doch für mobile Anwendungen - beispielsweise integriert in Kleidung – und für die Stromversorgung einzelner Geräte hat diese Technologie ein großes Potenzial. Von Vorteil ist bei der neuen Zelle der Verzicht auf leicht flüchtige Substanzen und Lösungsmittel, die bisher eine teure Kapselung von Farbstoff-Zellen nötig machten.