Grätzel-Zelle
Eine Grätzel-Zelle, die auch als Farbstoffsolarzelle bezeichnet wird, wird vor allem zur Umwandlung von Sonnenenergie in für den Menschen nutzbare elektrische Energie verwendet. Dabei handelt es sich hierbei um eine Anwendungsform, die aus der Bionik stammt und somit auch elektrochemische Farbstoff-Solarzelle genannt wird. Seinen Namen erhielt die Grätzel-Zelle in Anlehnung an ihren Entdecker, den Schweizer Michael Grätzel. Dieser entwickelte das Element am Anfang der 90er Jahre und ließ das Ergebnis bereits 1992 patentieren. Das Funktionsprinzip der elektrochemischen Farbstoff-Solarzelle beruht auf einem neuartigen Verfahren, das im Gegensatz zu seinen Vorgängern zur Absorption von Licht kein Halbleitermaterial sondern organische Farbstoffe verwendet. Hier kommt beispielsweise der Blattfarbstoff Chlorophyll zur Anwendung. Möglicherweise könnte die Farbstoffsolarzelle in den folgenden Jahren sogar die herkömmlichen Zellen aus dem Halbleitermaterial Silizium ablösen und somit eine neue Ära der Solartechnik einleiten.
Der Aufbau der Grätzel-Zelle ist an sich so einfach wie genial. Im wesentlichen besteht das Bauteil aus zwei sogenannten planaren Glaselektroden, die auf ihrer Innenseite mit einer elektrisch leitfähigen – aber transparenten – Schicht belegt sind. Dabei werden die beiden Elektroden als Arbeits- und Gegenelektronen bezeichnet, wobei die Arbeitselektrode der Generierung von Elektronen dient. Die Arbeitselektrode wird dabei mit einer nanoporösen Lasur beschichtet. Im Gegensatz dazu erhält die Gegenelektrode eine sogenannte katalytische Schicht, wobei meistens das Material Platin verwendet wird. Der zwischen den beiden Elektroden liegende Bereich wird dagegen mit einem Redoxelektrolyten aufgefüllt.
Die Funktion der Grätzel-Zelle an sich beruht mehr oder weniger auf dem Vorgang einer sogenannten technischen Photosynthese, wobei es allerdings nach wie vor noch keine komplett erforschten und erklärten Details über diese Funktionsweise gibt. Das verwendete Redoxsystem selbst arbeitet an sich mit einer Flüssigkeit, die Elektronen transportieren kann. Des weiteren werden Farbstoffe eingesetzt, die auf den Rutheniumkomplexen beruhen. Allerdings wären für die Funktion der Grätzel-Zelle auch Brombeerextrakte oder Hibiskusextrakte geeignet. Wichtig ist dabei, dass der verwendete Farbstoff gut auf der monomolekularen Schicht haften kann. Hier gibt es also auch für die Zukunft noch weiteres Entwicklungspotenzial.
