Neue Farbstoffe für die Farbstoffsolarzelle

Johanna Casata und Regina Itzinger (beide 5 CHELI – Elektronik, schulautonomer Zweig Bionik) haben mit ihrer Diplomarbeit „Untersuchungen zur Synthetisierung und Applikation neuer Farbstoffe für die Farbstoffsolarzelle“ einen Beitrag zur Entwicklung der Farbstoffsolarzelle geleistet. Der 1. Platz beim TMG-Wettbewerb 2010 bestätigt die Leistung der beiden HTL Maturantinnen.


Die Farbstoffsolarzelle (auch unter dem Namen Grätzel-Zelle bekannt) wurde vom Schweizer Universitätsprofessor Michael Grätzel um 1990 entdeckte und 1992 patentiert.  Sie verwendet zur Stromerzeugung nicht das Halbleitermaterial Silizium sondern organische Farbstoffe wie zum Beispiel den Blattfarbstoff Chlorophyll. Diese Form der Energiegewinnung aus Sonnenlicht ist vielversprechend, doch bestehen etliche Probleme für eine industrielle Umsetzung, die verschiedenste Forscher-Gruppen bearbeiten. Die beiden Maturantinnen haben in ihrer Diplomarbeit einen Teilaspekt der Solarzelle genauer und die Lupe genommen und dabei interessante Ergebnisse erzielt.
„Bei der Projektfindung war es uns vor allem wichtig, mit unserer Arbeit einen Beitrag zum sehr aktuellen und brisanten Thema Energiegewinnung zu liefern. Die fossilen Brennstoffe unserer Erde neigen sich langsam aber sicher dem Ende zu und es ist wichtig, erneuerbare Energiequellen für die Nutzung im Alltag zu erschließen.“ berichtet Regina Itzinger über die Motivation zu diesem Projekt. „Dass es die Farbstoffsolarzelle geworden ist hängt damit zusammen, dass wir ein chemisches Thema wollten  und vor allem, dass es sich um ein sehr neues und interessantes Gebiet handelt.“


Bei ihrer Arbeit ist es den beiden Maturantinnen gelungen, statt der bisher verwendeten – und meist sehr teuren –  Farbstoffe zwei alternative, einfach herzustellende  und kostengünstige Farbstoffe zu finden und konkret in der Farbstoffzelle anzuwenden. Sie haben ihre Untersuchungen auf den Farbstoff  Kupferphthalocyanin und Indigoblau konzentriert, diese Stoffe synthetisiert und viele Versuche zum optimalen Einbringen in die Trägersubstanz durchgeführt. Schlussendlich ist es ihnen gelungen ein Verfahren zu entwickeln, mit dem es möglich ist, den weitgehend unlöslichen Farbstoff Indigoblau so so in das Titanoxid einzubringen, dass der Elektronenübergang funktioniert und die Grätzelzelle Energie liefert.  


„Ich freue mich sehr, dass unsere Ergebnisse einen Beitrag dazu liefern, dass die Farbstoffsolarzelle einen kleinen Schritt in der Entwicklung vorangetrieben wird“, erzählt Johanna Casata. Dass die beiden Maturantinnen gute Arbeit geleistet haben bestätigt auch der erste Platz beim TMG-Wettbewerb in der  Kategorie „Chemische Betriebstechnik / Naturwissenschaften“. Die HTL-Absolventinnen erhalten dafür 500,00 Euro Preisgeld.


Dipl.- Chem. Walter Plank, der diese Arbeit betreut hat, ist mit dem Engagement und dem Ergebnis der Diplomarbeit sehr zufrieden. „Die beiden Schülerinnen haben intensiv geforscht und interessante Untersuchungsergebnisse erarbeitet. Ich freue mich sehr, dass dies auch durch den Wettbewerbserfolg anerkannt wurde.“


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