Fortschritt bei der Herstellung von Farbstoffsolarzellen

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"In Verbundprojekten mit der Industrie haben wir Materialien und
Herstellung optimiert", so Dr. Andreas Hinsch, Projektleiter am Fraunhofer ISE.
"Jetzt geht es um die Erkundung eines Marktes, der auf die speziellen Vorteile
von Farbstoffsolarzellen zugeschnitten ist. Dazu suchen wir Partner, die in
erste Testanlagen und Demonstrationsprojekte investieren wollen."



Mit einer neuen Glaslottechnik haben Hinsch und sein Team die
entscheidende Hürde für die praktische Erprobung genommen: Einfache Herstellung
und Stabilität. Alle Materialien für die Zellenbildung werden als Paste im
Siebdruck strukturiert auf zwei Glasplatten aufgebracht. Die beiden Platten
werden so miteinander verbunden, dass sich mäander- oder streifenförmige Kanäle
bilden. In diese Kanäle werden der Farbstoff und ein gelierbarer Elektrolyt
eingefüllt – fertig ist die Solarzelle.



Faszinierend wie die Technik sind die Gestaltungsmöglichkeiten:
Die Module sind ockerfarben transparent. Diese Farbe kann durch Filter variiert
werden. Farbige Pasten heben das Muster hervor oder lassen die Oberfläche
einheitlich erscheinen. Durch Bedrucken mit streuenden Schichten können
innerhalb der Module Bilder und Schriftzüge ohne nennenswerten Leistungsverlust
kreiert werden. "Besonders für Fassaden und Werbezwecke ergeben sich ganz neue
Möglichkeiten", sagt Hinsch.



Für die Hannover-Messe hat das Fraunhofer ISE mehrere 30 x
30 cm² große Module grafisch unterschiedlich gestaltet. In ihnen sind jeweils
sechs Solarzellen hintereinander geschaltet. Das ergibt etwa 4,2 V Spannung,
0,8 A Strom bei 2,5 % Wirkungsgrad. In zwei Jahren erwartet Hinsch durch
Verbesserung der Drucktechnik bis 5 % Wirkungsgrad auf 60 x100 cm² großen
Flächen. Auf 1 cm² kleiner Fläche wurde aus Japan bereits ein Wirkungsgrad von
10,4 % berichtet.



Seit 15 Jahren wird an der Farbstoffsolarzelle, die Licht in
elektrische Energie umwandelt geforscht. Das Herz der Zelle besteht aus einem
organischen Farbstoff sowie aus Titandioxid. Letzteres macht als Massenprodukt
die Wandfarbe weiß, in der Farbstoffsolarzelle tritt es als hochtechnologische
nanokristalline Paste auf. Das große Problem bislang: Die Farbstoffsolarzelle
braucht eine kleine Menge flüssigen Elektrolyts. Wie gewährleistet man die
Dichtheit der Zellen? Die Fraunhofer-Forscher haben mit dem siebgedruckten
Glaslot jetzt einen entscheidenden Schritt vorwärts geschafft. Es versiegelt die
Glasplatten hermetisch nach außen und schützt innen empfindliche Materialien vor
Degradation. Mehrere 1000 Stunden beschleunigter Alterungstest unter
unterschiedlichsten Bedingungen zeigen die bereits gute Langzeitstabilität der
Zellen.



Die Arbeiten wurden im Rahmen eines vom Bundesministerium für
Bildung & Forschung BMBF sowie der Europäischen Union und dem Land
Nordrhein-Westfalen geförderten Projekts durchgeführt.



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