Die Natur übertreffen: Künstliche Photosynthese für Solarzellen

Voraussetzung dafür sind spezialisierte Moleküle, die Licht absorbieren und möglichst verlustfrei in den Prozess einspeisen. Dabei gibt es Verbesserungspozential. Wie Wissenschaftler solche natürlichen Lichtsammler noch effizienter machen, um sie für Solarzellen zu nutzen, ist Thema in der aktuellen Ausgabe der „Nachrichten der Chemie“.

Moderne Solarzellen verarbeiten maximal ein Viertel der auftreffenden Sonnenstrahlung zu elektrischem Strom. Der Rest geht als Wärme verloren. Die Photosynthese überführt Licht ebenfalls zunächst in elektrische Energie, die dann zur Synthese von Traubenzucker dient.

Dass hierbei weniger Verluste als in Solarzellen auftreten, liegt an Lichtsammelkomplexen, die Sonnenstrahlung auffangen und weiterleiten. Algen, die mehrere Meter unter der Wasseroberfläche leben, brauchen besonders effektive Lichtsammler, um das wenige eintreffende Licht absorbieren zu können. Solche Sonnenantennen will die Wissenschaft verbessern. Fernziel sind effektivere Solarzellen.

In einem ersten Schritt koppeln die Forscher natürliche Pigmente an kleine Metallpartikel, beispielsweise aus Silber. Diese elektromagnetischen Kopplungen erzeugen lokale Felder, welche die Sammelleistung der natürlichen Sonnenantennen um ein Vielfaches verstärken. Allerdings ist in solchen Hybridmolekülen die biologische Komponente bisher nicht stabil genug.

Die Naturwissenschaftler Stephan Wörmke, Sebastian Mackowski, Hugo Scheer und Christoph Bräuchle geben in der Novemberausgabe der „Nachrichten aus der Chemie“ einen Überblick über neueste Entwicklungen zur künstlichen Photosynthese. Die PDF-Datei des Artikels gibt es bei der Redaktion der „Nachrichten aus der Chemie“ unter nachrichten@gdch.de.

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