Solarzelle in drei Dimensionen

Das US-amerikanische Forschungsinstitut von Georgia hat eine farbempfindliche Zelle mit optischen Fasern entwickelt. Die Glasfasern fangen das Sonnenlicht ein und leiten die Photonen im Inneren weiter. Dort treffen sie auf die äußere Farbstoff-Solarschicht und erzeugen eine elektrische Ladung. Da das Sonnenlicht in den etwa 20 Zentimeter langen Fasern mehrmals reflektiert wird, erhöht sich die Chance, dass die Photonen die Bildung eines freien Elektrons anregen.

Die farbempfindlichen Zellen bestehen nicht aus Silizium, stattdessen absorbieren Farbstoff-Moleküle das einfallende Licht, vergleichbar mit der Photosynthese bei Pflanzen. Normalerweise werden diese Moleküle auf flache Kunststofffolien aufgebracht. Der Trick der Forscher aus Georgia ist nun, die farbige Solarschicht um viele einzelne Glasfasern zu legen und somit die Gesamtoberfläche der Zelle zu erhöhen. Auf diese Weise lässt sich sechs Mal soviel Strom erzeugen als mit einer flachen Farbstoff-Zelle, gaben die Forscher an. Durch die Glasfasern wird die Solarzelle zudem dreidimensional. Die Fasern könnten – so die Vision der Forscher – wie elektrische Leitungen durch Wände verlegen werden.

Um sie herzustellen, entfernten die Forscher die Ummantelung von herkömmlichen Glasfasern, wie sie auch zum Datentransport in der Telekommunikation verwendet werden. Danach brachten sie Nanodrähte aus Zink auf, die wie die Borsten einer Flaschenbürste von den Fasern abstehen. Anschließend wurden die Farbstoff-Moleküle an den abstehenden Nanodrähten angelagert. In Zukunft soll die neue Farb-Faser-Zelle einen Wirkungsgrad von acht Prozent erzielen. Momentan liegt er  bei nur 3,3 Prozent. Noch bestehen die verwendeten Fasern aus Quarz, aber sollte es gelingen, sie aus billigerem Polymer zu fertigen, würden die Herstellungskosten sinken und die Farb-Faser-Zellen könnten für Architekten und Designern interessant werden. Zwar haben sie im Vergleich zu Silizium-Zellen einen geringen Wirkungsgrad, lassen sich aber sehr preiswert herstellen, sind flexibel und wandeln diffuses Licht besonders gut um. (Katrin Petzold)