Solarzelle erzeugt Wasserstoff statt Strom

Forscher am Helmholz-Zentrum Berlin (HZB) für Solare Brennstoffe haben eine n-dotierte Silizium-Solarzelle entwickelt, die Wasserstoff erzeugt, wenn sie in Wasser getaucht und mit Sonnenlicht beleuchtet wird. Im Labor sollen damit zwölf Prozent der einfallenden Sonnenenergie in Wasserstoff umgewandelt werden können.

Damit der Prozess funktionieren kann, muss die Solarzelle mit mehreren anderen funktionalen Schichten kombiniert werden. Dabei ergeben sich mehrere Herausforderungen. Zum einen müssen diese Schichten lichtdurchlässig sein, damit die Solarzellen genügend Spannung erzeugen kann. Zum anderen muss das System durch eine Schutzschicht vor dem mit Säure versetzten Wasser geschützt werden. Ohne diese würde die Solarzelle schnell so stark degradieren, dass der Prozess nicht mehr funktioniert.

Die HZB-Wissenschaftler wollen für diese Probleme nun eine Lösung gefunden haben. Die Zellen werden zunächst so präpariert, dass sich Ketten von Kohlenstoff-Wasserstoff-Verbindungen auf der Siliziumoberfläche ausprägen. Danach werden Nanopartikel aus dem Katalysator Rutheniumdioxid abgeschieden. Als Ergebnis bilde sich eine leitfähige und stabile Polymerstruktur mit einer Schichtstärke von nur drei bis vier Nanometern. Diese Beschichtung lasse das Sonnenlicht durch und schütze zudem die Zelle. Während einer Messdauer von 24 Stunden seien keine Degradationseffekte an der Zelle messbar gewesen.

Die Methode vereinfache das üblicherweise sehr komplizierte Verfahren zur Herstellung von Schutzschichten deutlich. Sowohl das neuartige Material als auch das Abscheidungsverfahren eignen sich nach Einschätzung der Forscher auch für andere Anwendungen. Daher wollen sie für ihre Entwicklung nun internationale Schutzrechte anmelden. (Mirco Sieg)