Kupfer verspricht billigere Farbstoff-Solarzellen
publiziert: Montag, 14. Jul 2008 / 21:21 Uhr / aktualisiert: Montag, 14. Jul 2008 / 21:37 Uhr

Basel - Forscher der Universität Basel und der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) haben erstmals anorganische Farbstoffe für neuartige Solarzellen mit billigem Kupfer statt mit teurem Ruthenium hergestellt.

Einfaches Kupfer soll auch reparable Module  denkbar machen. (Symbolbild)
Einfaches Kupfer soll auch reparable Module denkbar machen. (Symbolbild)
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Die Energieeffizienz der ersten Prototypen ist viel versprechend und es scheint möglich, dass Kupferfarbstoffe im Gegensatz zu bisherigen Technologien reparable Farbstoff-Solarzellen ermöglichen könnten.

Damit hätte die Neuentwicklung grosses praktisches Potenzial, selbst, wenn die Effizienz in der Stromgewinnung nicht an die anderer Farbstoffe herangeführt werden kann.

Die Annahme, dass Kupferverbindungen zu labil für elektrochemische Farbstoff-Solarzellen seien, habe die Arbeit des Teams um Edwin Constable, Chemieprofessor an der Universität Basel, widerlegt. «Wir sehen sogar, dass Kupfer Vorteile haben kann», betont Constable.

Nicht die effizientesten Solarzellen

Das liege daran, wie die Farboberflächen schrittweise hergestellt werden. Es sei denkbar, dass das eine Reparatur der Solarzellen erlaube, so der Wissenschaftler. Bisherige Ansätze für die Farbstoff-Solarzellen haben mit einer begrenzten Langzeit-Stabilität und somit Lebensdauer zu kämpfen - ein Problem, das somit entschärft werden könnte.

Dieser Vorteil könnte helfen, die Tatsache aufzuwiegen, dass Kupfer-Farbstoffe nicht die effizientesten Solarzellen liefern dürften. Die ersten Prototypen der Forscher erreichen Constable zufolge Ausbeuten im Bereich eines Viertels derer, die mit Ruthenium-Farbstoffen erreicht werden.

Preis ist entscheidend

Allerdings wurden letztere bereits über Jahre optimiert, anfangs waren die Effizienzen ähnlich wie bei den aktuellen Versuchen mit Kupfer-Farbstoffen. Durch eine Optimierung der neuen Materialien dürfte die Lücke kleiner werden, aber nicht gänzlich verschwinden.

«Kupfer ist wohl nicht so effizient wie Ruthenium, aber deutlich billiger», betont Constable, dass die Effizienz allein nicht die Wirtschaftlichkeit einer Photovoltaik-Technologie bestimmt.

In vier Jahren konkurrenzfähig?

Die Forscher arbeiten nun an besseren Kupfer-Farbstoffen und werden diese im Vergleich zu organischen Farbstoffen ebenso testen wie im Vergleich zu solchen auf Ruthenium-Basis. «Ich schätze, innerhalb von drei bis vier Jahren werden wir wissen, wie konkurrenzfähig die Technologie ist», meint Constable.

Die aktuellen Forschungsergebnisse wurden in der britischen Fachzeitschrift «Chemical Communications» veröffentlicht. An der Arbeit beteiligt war auch Michael Grätzel von der EPFL, Erfinder der nach ihm auch «Grätzel-Zelle» genannten elektrochemischen Farbstoff-Solarzelle.

(tri/pte)

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