Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kobalt statt Iod macht Solarzellen umweltfreundlicher

02.08.2013
Forschende der Universität Basel konnten in Farbstoffsolarzellen auf Kupferbasis das seltene Iod durch das weit häufigere Kobalt ersetzen.

Damit gelingt ihnen ein weiterer Schritt in Richtung einer umweltfreundlichen Energiegewinnung. Die Fachzeitschrift «Chemical Communications» hat die Resultate zu den sogenannten Cu-Co-Zellen veröffentlicht.

Farbstoffsolarzellen oder DSC (Dye-sensitized Solar Cells) verwandelt Licht in Elektrizität. Sie bestehen aus einem Halbleiter, auf dem ein Farbstoff verankert ist. Dieser fängt Sonnenlicht ein, und durch einen Elektronentransferprozess entsteht eine elektrische Spannung. Für den Ladungstransport innerhalb der Farbstoffsolarzelle sorgen Elektrolyte.

Als Elektrolyt wird üblicherweise Iod und Iodid verwendet. Chemikern der Universität Basel ist es nun gelungen, dieses iodbasierte Transportsystem in Kupfer-Farbstoffsolarzellen durch einen Kobalt-Komplex zu ersetzen. In Tests zeigte sich dadurch kein Verlust in der Leistung.

Häufig vorkommendes Element

Durch das Ersetzen von Iod durch Kobalt erhöht sich die Nachhaltigkeit der Solarzellen deutlich: «Iod kommt als Element im Boden nur selten vor, hingegen gibt es Kobalt 50-mal häufiger», erklärt Projektleiterin Dr. Biljana Bozic-Weber. Ausserdem verbessert sich dadurch die langfristige Stabilität von DSC mit Kupferfarbstoffen, da dadurch auch ein Abbauprozess verhindert wird, bei dem die Kupferverbindungen mit dem Elektrolyt reagieren und Kupferiodid bilden.

Der Forschungsgruppe um die Basler Chemieprofessoren Ed Constable und Catherine Housecroft arbeitet zurzeit daran, die Leistung von Farbstoffsolarzellen mit Kupferfarbstoffen zu verbessern. Ihnen war es 2012 gelungen, das seltene Ruthenium in Solarzellen durch Kupferderivate zu ersetzen.

Die erstmalige Kombination von Kupferfarbstoffen und Kobaltelektrolyten bildet einen wichtigen Schritt in der Entwicklung von stabilen, iodfreien Solarzelle auf Kupferbasis, auch wenn noch zahlreiche Effizienzaspekte behandelt werden müssen, bevor eine Kommerzialisierung ausserhalb von Nischenmärkten beginnen kann.

Molecular Systems Engineering

«Das Austauschen einer einzelnen Komponente der Solarzellen hat zur Konsequenz, dass alle anderen optimiert werden müssen», so Ed Constable. Dieses Vorgehen ist Teil eines neuen Ansatzes namens «Molecular Systems Engineering», bei dem alle molekularen und materiellen Komponenten eines Systems integriert und optimiert werden, um Nanomaschinen zu verbessern. Die vorliegende Publikation beschreibt das Engineering des Elektrolyten, des Farbstoffes und des Halbleiters.

Dieser systemische Ansatz in der Chemie eignet sich speziell für das Engineering von anorganisch-biologischen Hybriden. Er bildet auch die Basis für die bestehende Zusammenarbeit der Universität Basel mit dem ETH-Department of Biosystems Engineering in Basel (D-BSSE) und der EMPA. Ein gemeinsamer Antrag der Universität Basel und des D-BSSE für einen neuen nationalen Forschungsschwerpunkt auf diesem Gebiet steht momentan in der Endphase der Beurteilung.

Originalbeitrag
Biljana Bozic-Weber, Edwin C. Constable, Sebastian O. Fürer, Catherine E. Housecroft, Lukas J. Troxler and Jennifer A. Zampese
Copper(I) dye-sensitized solar cells with [Co(bpy)3]2 /3 electrolyte
Chem. Commun., 2013,49, 7222-7224 | doi: 10.1039/C3CC44595J
http://dx.doi.org/10.1039/C3CC44595J - Abstract

Reto Caluori | Universität Basel
Weitere Informationen:
http://www.unibas.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Neue Beschichtung bei Industrieanlagen soll Emissionen senken
12.12.2017 | Technische Universität Kaiserslautern

nachricht Realer Versuch statt virtuellem Experiment: Erfolgreiche Prüfung von Nanodrähten
07.12.2017 | Helmholtz-Zentrum Geesthacht - Zentrum für Material- und Küstenforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Im Focus: Electromagnetic water cloak eliminates drag and wake

Detailed calculations show water cloaks are feasible with today's technology

Researchers have developed a water cloaking concept based on electromagnetic forces that could eliminate an object's wake, greatly reducing its drag while...

Im Focus: Neue Einblicke in die Materie: Hochdruckforschung in Kombination mit NMR-Spektroskopie

Forschern der Universität Bayreuth und des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ist es erstmals gelungen, die magnetische Kernresonanzspektroskopie (NMR) in Experimenten anzuwenden, bei denen Materialproben unter sehr hohen Drücken – ähnlich denen im unteren Erdmantel – analysiert werden. Das in der Zeitschrift Science Advances vorgestellte Verfahren verspricht neue Erkenntnisse über Elementarteilchen, die sich unter hohen Drücken oft anders verhalten als unter Normalbedingungen. Es wird voraussichtlich technologische Innovationen fördern, aber auch neue Einblicke in das Erdinnere und die Erdgeschichte, insbesondere die Bedingungen für die Entstehung von Leben, ermöglichen.

Diamanten setzen Materie unter Hochdruck

Im Focus: Scientists channel graphene to understand filtration and ion transport into cells

Tiny pores at a cell's entryway act as miniature bouncers, letting in some electrically charged atoms--ions--but blocking others. Operating as exquisitely sensitive filters, these "ion channels" play a critical role in biological functions such as muscle contraction and the firing of brain cells.

To rapidly transport the right ions through the cell membrane, the tiny channels rely on a complex interplay between the ions and surrounding molecules,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Materialinnovationen 2018 – Werkstoff- und Materialforschungskonferenz des BMBF

13.12.2017 | Veranstaltungen

Innovativer Wasserbau im 21. Jahrhundert

13.12.2017 | Veranstaltungen

Innovative Strategien zur Bekämpfung von parasitären Würmern

08.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rest-Spannung trotz Megabeben

13.12.2017 | Geowissenschaften

Computermodell weist den Weg zu effektiven Kombinationstherapien bei Darmkrebs

13.12.2017 | Medizin Gesundheit

Winzige Weltenbummler: In Arktis und Antarktis leben die gleichen Bakterien

13.12.2017 | Geowissenschaften