Physikalisch-Technische Bundesanstalt

Autorin: Almut Bruschke-Reimer

Was in der Natur seit Jahrmillionen klappt, ahmen die ISE-Forscher nun mit Hilfe der Technik nach - ein Paradebeispiel der Bionik, noch dazu mit kostengünstigen Materialien und einfachen Herstellungsschritten: Die Aufgabe des Chlorophylls übernimmt in den Solarzellen eine extrem dünne Lage eines farbigen Edelmetallkomplexes. Die aktiven Schichten machen zusammen nur 20 Mikrometer aus - das entspricht einem Drittel der Dicke des menschlichen Haars. Um mit der Nano-Solarzelle eine möglichst hohe Energieausbeute zu erzielen, muss das Schlüsselelement, der eingesetzte Farbstoff, wie in der Natur, ein breites Spektrum des Sonnenlichts nutzen und der stattfindende Elektronentransfer möglichst rasch vor sich gehen. Die Forscher bauen ihre "künstlichen Blätter" daher aus Glasplättchen, die zuerst mit einer transparenten und leitenden TCO(Transparent Conducting Oxide)-Schicht versehen worden sind; sie dienen als Elektrode. Da umso mehr Licht eingefangen wird, je größer die verfügbare Oberfläche ist, bedrucken Hinsch und sein Team die Glasplättchen anschließend mit Titandioxid (TiO₂), einem kostengünstigen Allerweltsmaterial, das sich auch als Pigment in Sonnenschutzmitteln und Farben findet. Sie schaffen so eine nano-poröse Oberflächenstruktur, die tausendmal größer ist als eine glatte Fläche, was die Aufnahme von Lichtteilchen, den Photonen, verbessert. Diese Oberfläche überziehen sie dann mit Farbstoffmolekülen. Chlorophyll eignet sich dafür jedoch nicht, denn es ist nicht stabil genug und zerfällt nach einiger Zeit.

Was die Forscher stattdessen nehmen, lesen Sie in den gedruckten maßstäben.