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FSZ-Industrie

Leibniz Universität Hannover

Projektbeschreibung

Die Farbstoffsolarzellentechnologie besitzt aufgrund ihres verblüffend einfachen Funktionsprinzips das Potenzial, die Herstellungskosten von Photovoltaikzellen deutlich senken zu können. Darüber hinaus ist die Herstellung von Farbstoffsolarzellen als Dünnschichttechnik mit einer kurzen energetischen Amortisationszeit verbunden.

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Wie in dem Projekt ColorSol demonstriert wurde, sind aufgrund des dekorativen Charakters semitransparenter Farbstoffmodule höherwertige Anwendungen in Glasfassaden zwar bereits ohne weitere Kostenreduktion interessant. Ein Kostenvorteil gegenüber bestehenden Solarzellen ist jedoch dann zwingend erforderlich, wenn kürzerfristig eine kommerzielle Realisierung von flexiblen Farbstoffsolarzellen für mobile Anwendungen und längerfristig die Vermarktung von monolitischen Farbstoffsolarmodulen für Dachanwendungen angestrebt wird.

Die Firma tesa verfügt über breite Erfahrungen zu Foliensubstraten mit komplexem Schichtaufbau und hat elektrisch leitfähige und permeationssperrende Schichten entwickelt, die besonders geeignet sind als kostengünstige Substrate für flexible Farbstoffsolarzellen. Klebebänder zur Verkapselung von elektrochromen Beschichtungen sind patentiert und im Markt. Erfahrungen hieraus sind aufgrund ähnlicher Anforderungen nutzbar für die Versiegelung flexibler Farbstoffsolarzellen.

Die Firma Merck entwickelt seit längerem organische Ionische Flüssigkeiten, die als Bestandteile langzeitstabiler Elektrolyte in Farbstoffsolarzellen besonders geeignet sind. Hierzu wurde von Merck zusammen mit der EPF Lausanne kürzlich ein solarer Wirkungsgrad von 8% veröffentlicht. In dem Vorhaben werden Elektrolytmischungen hinsichtlich Langzeitstabilität, eines hohen Diffusionsstromes und einer geringen Elektronenrekombination weiter optimiert. Zu diesem Zweck wird ein effizientes Screeningsystem mit Standard-Testzellen aufgebaut.

Für die Anwendung in DSSCs muss die elektrochemische Bandlücke größer sein als der Abstand der Standardpotentiale von TiO2 und dem Iodid/Triiodid-Paar (I-/I3-). Diese Anforderungen werden von Komplex 2 nicht erfüllt. Des Weiteren spielt die Lage des HOMOs bzw. LUMOs des Farbstoffes relativ zur Lage der Standardpotentiale von TiO2 bzw. des I-/I3- - Redoxpaares eine wichtige Rolle, da hier die Elektroneninjektion in den Halbleiter und die Regeneration des Farbstoffes beeinflusst werden. Basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen sollen im weiteren Verlauf der Arbeiten die Liganden der Nickelkomplexe so verbessert werden, dass ein optimales Zusammenspiel aus Stabilität und HOMO-LUMO Charakteristika erreicht wird.