Farbstoff-sensibilisierte Solarzellen

Bei regenerativen Energiequellen ist nicht nur die Effizienz sondern auch die Wirtschaftlichkeit von großer Bedeutung. Zwar können heutige Solarzellen mit hohen Effizienzen aufwarten, jedoch kann der von ihnen bereitgestellte Strom nur durch wirtschaftliche Hilfsmaßnamen mit traditionellen Energiequellen konkurrieren.

Eine interessante Alternative für Si-Solarzellen stellen Farbstoff-sensibilisierte Solarzellen (Dye-Sensitized Solar Cells, DSSCs) dar. Diese können ein deutlich niedrigeres Kosten-Leistungs-Verhältnis aufweisen, haben jedoch oft niedrige Lebensdauern und etwas kleinere Effizienz.

In unserer Arbeitsgruppe erforschen wir vor allem die grundlegenden Ladungstransportmechanismen, die immer noch nicht vollständig verstanden sind (1). Weiterhin beschäftigen wir uns mit Einflüssen, die die Lebensdauer der Solarzellen beschränken.

Interessant sind auch Leichtbau-DSSCs, die wir auf verschiedenen Edelstahltypen realisieren konnten.(2) Überaschenderweise zeigten sie alle Potentialverschiebungen von ca. 0.2 V in der Kennliniencharakteristik und eine Hysterese, die stark von der Scanrate abhängt. Eine ziemlich große Kapazität von 171 µF/cm2 beschreibt diesen Effekt, der einem Ladungsspeichermechanismus auf der TiO2@Edelstahl-Elektrode zugeschrieben wird. Die natürliche oxydische Schutzschicht auf dem Edelstahl verhält sich wie ein n-Halbleiter, der eine kleine Barriere zwischen TiO2 und dem Elektrodeninneren erzeugt.

(1) F. Marlow, A. Hullermann, L. Messmer: Is the Charge Transport in Dye-sensitized Solar Cells Really Understood? Adv. Mater. 27 (2015) 2447–2452
DOI:10.1002/adma.201404883

(2) Sabine Josten, Tillmann Koehler, Frank Marlow: Dye-sensitized solar cells on stainless steel substrates. Solar Energy 247, (2022) 346-354. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X22007691

 

 

 

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