Solarzellen werden vermutlich schon bald in den verschiedensten Farben leuchten. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE haben ein neues Verfahren entwickelt, um Farbstoffsolarzellen herszutellen. Anders als bei herkömmlichen Solarzellen wandelt ein organischer Farbstoff Licht in Strom um.
Mit einer neuen Glaslottechnik konnten Andreas Hinsch, Projektleiter am Fraunhofer ISE, und sein Team die entscheidende Hürde für die praktische Erprobung nehmen: Einfache Herstellung und Stabilität. Alle Materialien für die Zellenbildung werden als Paste im Siebdruck strukturiert auf zwei Glasplatten aufgebracht. Die beiden Platten werden so miteinander verbunden, dass sich mäander- oder streifenförmige Kanäle bilden. In diese Kanäle werden der Farbstoff und ein gelierbarer Elektrolyt eingefüllt – fertig ist die Solarzelle.
Faszinierend wie die Technik sind die Gestaltungsmöglichkeiten: Die Module sind ockerfarben transparent. Diese Farbe kann durch Filter variiert werden. Farbige Pasten heben das Muster hervor oder lassen die Oberfläche einheitlich erscheinen. Durch Bedrucken mit streuenden Schichten können innerhalb der Module Bilder und Schriftzüge ohne nennenswerten Leistungsverlust kreiert werden. „Besonders für Fassaden und Werbezwecke ergeben sich ganz neue Möglichkeiten“, sagt Hinsch.
„In Verbundprojekten mit der Industrie haben wir Materialien und Herstellung optimiert“, so weiter. „Jetzt geht es um die Erkundung eines Marktes, der auf die speziellen Vorteile von Farbstoffsolarzellen zugeschnitten ist. Dazu suchen wir Partner, die in erste Testanlagen und Demonstrationsprojekte investieren wollen.“
Organischer Farbstoff als Herz der Zelle
Seit 15 Jahren wird an der Farbstoffsolarzelle, die Licht in elektrische Energie umwandelt geforscht. Das Herz der Zelle besteht aus einem organischen Farbstoff sowie aus Titandioxid. Letzteres macht als Massenprodukt die Wandfarbe weiß, in der Farbstoffsolarzelle tritt es als hochtechnologische nanokristalline Paste auf.
Das große Problem bislang: Die Farbstoffsolarzelle braucht eine kleine Menge flüssigen Elektrolyts. Wie gewährleistet man die Dichtheit der Zellen? Die Fraunhofer-Forscher haben mit dem siebgedruckten Glaslot jetzt einen entscheidenden Schritt vorwärts geschafft. Es versiegelt die Glasplatten hermetisch nach außen und schützt innen empfindliche Materialien vor Degradation. Mehrere 1000 Stunden beschleunigter Alterungstest unter unterschiedlichsten Bedingungen zeigen die bereits gute Langzeitstabilität der Zellen.
Die Wissenschaftler stellen ihre Neuentwicklung auf der Hannover Messe vor, die vom 24. bis 28. April 2006 stattfindet. Für die Veranstaltung hat das Fraunhofer ISE mehrere 30 mal 30 Qudartazentimeter große Module grafisch unterschiedlich gestaltet. In Ihnen sind jeweils sechs Solarzellen hintereinander geschaltet. Das ergibt etwa 4,2 V Spannung, 0,8 A Strom bei 2,5 Prozent Wirkungsgrad. In zwei Jahren erwartet Hinsch durch Verbesserung der Drucktechnik bis fünf Prozent Wirkungsgrad auf 60 mal 100 Quadratzentimeter großen Flächen.
(Fraunhofer ISE, 03.04.2006 – DLO)
