Solarzellen nach dem Vorbild der Natur

Pflanzen absorbieren Licht und wandeln es in eine nutzbare Energieform um. Warum also nicht diese Idee der Natur aufgreifen und die Fotosynthese für die technische Gewinnung elektrischer Energie nutzbar machen?

Mit dieser Idee beschäftigt sich Benjamin Schulze von der Friedrich-Schiller-Universität Jena in seiner Promotion am Lehrstuhl für Organische und Makromolekulare Chemie unter der Betreuung von Prof. Dr. Ulrich S. Schubert. Für seine ausgezeichnete Arbeit erhielt der Nachwuchschemiker jetzt gleich zwei Stipendien, um an Tagungen in den USA teilnehmen und dort seine Forschung vorstellen zu können.

Zum einen erhielt er von der Gesellschaft Deutscher Chemiker die Möglichkeit, an einer „Gordon Research Conference“ kürzlich in den USA teilzunehmen. „Das war eine kleine, exklusive Forschungskonferenz mit weltweit führenden Wissenschaftlern auf ihrem Forschungsgebiet“, erklärt der 28-Jährige. „Hier ließen sich besonders intensive Diskussionen zu aktuellsten Themen führen.“ Die Reise wurde mit 500 Euro gefördert. Eine zweite Tagung findet Ende August in Denver (USA) statt. „Diese ist ganz anders, es werden mehr als 10.000 Teilnehmer erwartet. Ich halte hier drei Vorträge und stelle ein Poster vor“, sagt Schulze. Auf seiner Reise wird er mit 800 US-Dollar von der American Chemical Society unterstützt.

Innerhalb seines Promotionsprojektes beschäftigt sich Schulze mit Supramolekularer Chemie. Ein Anwendungsbeispiel dafür ist die Farbstoffsolarzelle, nach ihrem Erfinder auch Grätzel-Zelle genannt. Im Gegensatz zur klassischen Siliziumsolarzelle absorbiert hier nicht ein Halbleiter das Licht sondern ein Farbstoff. Grundlegend für Schulzes Arbeit an der Grätzel-Zelle sind Ruthenium-Metall-Komplexe, die als Farbstoff eine Wechselwirkung mit Licht ermöglichen. Sie werden an einen Halbleiter immobilisiert. Zwischen beiden herrscht eine schwache Wechselwirkung, die erlaubt, dass unter Lichtbestrahlung ein Elektron an den Halbleiter abgegeben wird. Durch einen Elektrolyten wird es auf Umwegen zurückgegeben – ein elektrischer Strom fließt. „Das besondere an dieser Art der Solarzelle ist, dass der Vorgang des Lichtsammelns vom Halbleiter getrennt wird“, erklärt der Jenaer Chemiker. „Durch Veränderung in der Farbstoffzusammensetzung kann direkt Einfluss darauf genommen werden, welches Licht – etwa welche Wellenlänge – aufgenommen wird.“ Zwar böte diese Solarzelle vor allem in der Herstellung einige Vorteile gegenüber herkömmlichen Solarzellen, sie erreicht aber leider bislang nicht deren Effizienz. Der Jenaer Wissenschaftler hat es sich zum Ziel gemacht, dies zu ändern.

Kontakt:
Benjamin Schulze
Institut für Organische Chemie und Makromolekulare Chemie der Universität Jena
Humboldtstraße 10, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 948247
E-Mail: benjamin.schulze[at]uni-jena.de