Einfachste Technik funktioniert 30.07.2013, 16:39 Uhr

Eine Solarzelle, die direkt Wasserstoff erzeugen kann

Mit einer ungewöhnlichen Materialkombination haben Forscher eine Solarzelle entwickelt, die Wasserstoff erzeugt. Das erspart den verlustreichen Umweg über einen externen Elektrolyseur.

Die Solarzelle funktioniert mit einfachster Technik und kann immerhin fünf Prozent der Energie des Sonnenlichts direkt in Wasserstoff umwandeln.

Die Solarzelle funktioniert mit einfachster Technik und kann immerhin fünf Prozent der Energie des Sonnenlichts direkt in Wasserstoff umwandeln.

Foto: Uni Delft

Eine Solarzelle, die Sonnenlicht direkt in Wasserstoff umwandelt, haben Wissenschaftler am Helmholtz-Zentrum für Materialien und Energie in Berlin und der Technischen Hochschule Delft in den Niederlanden entwickelt. Der Prototyp hat einen Wirkungsgrad von immerhin fünf Prozent. Das reicht, um innerhalb von einer Stunde auf einer Fläche von 100 Quadratmetern so viel Wasserstoff zu erzeugen, dass sich daraus drei Kilowattstunden Strom erzeugen ließen.

Als Anode (Pluspol), die direkten Wasserkontakt hat, dient ein auf eine Glasplatte gesprühter Film aus dem Metalloxid Wismut-Vanadat, das gezielt mit Wolfram-Atomen verunreinigt wurde. Das erhöht die Standfestigkeit des Materials, fanden die Forscher heraus. Metalloxide sind unempfindlich gegen Korrosion.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Stadtbetrieb Wetter (Ruhr)-Firmenlogo
Bauingenieur/in (m/w/d) Fachrichtung Tiefbau / Straßenbau Stadtbetrieb Wetter (Ruhr)
Wetter (Ruhr) Zum Job 
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
Brandschutzbeauftragte*r mit Zusatzfunktionen Tram (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Planungsingenieur (w/m/d) Streckenplanung Die Autobahn GmbH des Bundes
Uwe Wenzel WW-Personalkonzepte e.K.-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur (m/w/d) Wärmepumpensysteme und Regelungen Uwe Wenzel WW-Personalkonzepte e.K.
Großraum Hamburg Zum Job 
Landeshauptstadt München-Firmenlogo
Verkehrsingenieur*innen für die Verkehrswende (w/m/d) Landeshauptstadt München
München Zum Job 
Framatome-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) für nukleare Entsorgung Framatome
Karlstein am Main, Erlangen Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur als Bauwerksprüfer (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)-Firmenlogo
Projektingenieurin / Projektingenieur (w/m/d) Verfahrenstechnik Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)
Technische Universität Graz-Firmenlogo
Universitätsprofessur für Nachhaltige Antriebssysteme und angewandte Thermodynamik (m/w/d) Technische Universität Graz
Graz (Österreich) Zum Job 
Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)-Firmenlogo
Projektingenieurin / Projektingenieur (w/m/d) Elektrotechnik Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)
Lübeck Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
(Umwelt-)Ingenieur (w/m/d) für Boden, Abfall, Altlasten und Georisiken Die Autobahn GmbH des Bundes
Nürnberg Zum Job 
Fuest Familienstiftung-Firmenlogo
Bauzeichner, Bautechniker oder Innenarchitekt (m/w/d) Fuest Familienstiftung
Timm Technology GmbH-Firmenlogo
Sales Manager / Vertriebsingenieur (m/w/d) Timm Technology GmbH
Reinbek Zum Job 
Caljan GmbH-Firmenlogo
Maschinenbauingenieur / Konstrukteur Sondermaschinenbau (m/w/d) Caljan GmbH
Halle (Westfalen) Zum Job 
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
(Senior) Projektmanager*in Niederspannung (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
DFS Deutsche Flugsicherung GmbH-Firmenlogo
Ingenieur* Produktmanagement für Navigationsdienste DFS Deutsche Flugsicherung GmbH
Langen (Hessen) Zum Job 
VAHLE-Firmenlogo
Ingenieur Automatisierungs- und Steuerungstechnik (m/w/d) VAHLE
Kamen, Großraum Dortmund Zum Job 
Grünecker Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB-Firmenlogo
Patentingenieur (m/w/d) der Fachrichtung Physik und/oder Elektrotechnik mit der Möglichkeit zur Ausbildung zum "European Patent Attorney (m/w/d/)" Grünecker Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB
München Zum Job 
DFS Deutsche Flugsicherung GmbH-Firmenlogo
Flugsicherungsingenieur (w/m/d) DFS Deutsche Flugsicherung GmbH
Grünecker Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB-Firmenlogo
Europäischer Patentanwalt (m/w/d) der Fachrichtung Physik, Informatik, Elektrotechnik oder Nachrichtentechnik Grünecker Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB
München Zum Job 

Solarzelle aus einfachsten Materialien

An dieser Anode entsteht Sauerstoff, eines der beiden Spaltprodukte, wenn in Wasser eine elektrische Spannung erzeugt wird. Dafür ist die Solarzelle zuständig, die sich auf der Rückseite der Glasplatte befindet. Sie besteht aus dem billigsten Material, das für Solarzellen geeignet ist: aus amorphem Silizium, das einfach aufgedampft wird. Als Kathode (Minuspol) fungiert eine Legierung aus Silber, Chrom und Aluminium.

Die Spannung baut sich, ausgelöst durch die energiereichen Lichtteilchen der Sonne, zwischen der Anode aus Metalloxid und der Kathode auf. Die Anode ist über eine Graphitbrücke mit der Solarzelle verbunden. Diese sorgt dafür, dass sich die positiven Ladungsträger in der Anode in Richtung Wasser orientieren. Der Minuspol wird über eine Strom leitende Verbindung in eine winzige Spirale aus Platin verlagert, die sich in einem gewissen Abstand von der Anode im Wasser befindet.

Neun Prozent Wirkungsgrad sind bald möglich

„Wir haben das Beste aus zwei Welten kombiniert“, sagt Professor Roel van de Krol, Leiter des Instituts für Solare Brennstoffe am Berliner Institut. Damit meint er das Metalloxid, das stabil und preiswert ist, und die schlichte und deshalb ebenfalls billige Dünnschicht-Solarzelle.

Bis zur wirklichen Nutzung als Wasserstofferzeuger ist noch einige Forschungsarbeit zu leisten. Die Wissenschaftler wollen herausfinden, warum die Kombination der unterschiedlichen Werkstoffe so gut funktioniert. Dann lässt sich der Wirkungsgrad weiter erhöhen. Neun Prozent sind drin, glauben sie.

Der Wasserstoff müsste in Druckspeicher geleitet werden, um ihn in sonnenarmen Zeiten nutzen zu können. Das wäre mit Hilfe einer Brennstoffzelle möglich, die Strom erzeugt. Alternativ ließe sich der Wasserstoff mit Abfall-Kohlendioxid in Methan umwandeln, das ins Netz eingespeist werden könnte.

 

Ein Beitrag von:

  • Wolfgang Kempkens

    Wolfgang Kempkens studierte an der RWTH Aachen Elektrotechnik und schloss mit dem Diplom ab. Er arbeitete bei einer Tageszeitung und einem Magazin, ehe er sich als freier Journalist etablierte. Er beschäftigt sich vor allem mit Umwelt-, Energie- und Technikthemen.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.