Solarenergie ist die unbestimmte Zukunft

Sensibilisatoren sind dunkle Verbindungen, die Licht absorbieren und seine Energie in elektrische Energie umwandeln, indem sie Elektronen freisetzen und"Injizieren von" sie in den Halbleiter. Bisher haben die Sensibilisatoren in farbstoffsensibilisierten Solarzellen entweder eine relativ kurze Lebensdauer oder erfordern den Einsatz sehr seltener und teurer Metalle. Daher ist der heilige Gral der Photovoltaikforschung die Entwicklung von Sensibilisatoren, die Eisen verwenden – ein Metall, das sowohl umweltfreundlich als auch das häufigste Übergangsmetall der Erde ist.

Experten glauben seit vielen Jahren, dass Eisenverbindungen für diese Anwendungen nicht geeignet sind, da ihre Lebensdauer im angeregten Zustand nach Absorption von Licht zu kurz ist, um zur Energieerzeugung genutzt zu werden. Vor etwa sieben Jahren änderte sich diese Situation mit der Entdeckung einer neuen Art von Eisenverbindung mit N-heterocyclischem Carben (NHC).

Ein Forschungsteam um Professor Edwin Constable und Professor Catherine Housecroft vom Departement Chemie der Universität Basel beschäftigt sich seit vielen Jahren mit diesen Verbindungen. Das Team um die Projektleiterin Dr. Mariia Becker berichtet nun in der Fachzeitschrift Dalton Transactions über die Ergebnisse ihres Einsatzes von Sensibilisatoren auf Basis der neuen NHC-Familie.

Etwas Essig und Fett

& quot;Wir wussten, dass wir Materialien entwickeln mussten, die auf der Oberfläche von Halbleitern haften und deren Eigenschaften es auch erlaubten, die Anordnung funktionaler lichtabsorbierender Komponenten auf der Oberfläche zu optimieren," Becker erklärte.

Diesen Herausforderungen begegneten die Forscher mit einem zweigleisigen Ansatz: Zunächst fügten sie Carbonsäuregruppen (wie sie in Essig vorkommen) in Eisenverbindungen ein, um sie an die Halbleiteroberfläche zu binden. Zweitens fügten sie lange Kohlenstoffketten hinzu, um die Oberflächenschicht flüssiger und leichter zu fixieren, wodurch die Verbindung"fettig wurde.&Zitat;

Diese farbstoffsensibilisierten Solarzellen-Prototypen erreichten nur einen Gesamtwirkungsgrad von 1 %, während der Wirkungsgrad heutiger kommerzieller Solarzellen etwa 20 % erreicht hat."Dennoch stellen die Ergebnisse einen Meilenstein dar und werden die weitere Erforschung dieser neuen Materialien anregen," Becker glaubt fest daran.