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.

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.

 

Von Wolfgang Kempkens

Stellenangebote im Bereich Energie & Umwelt

Borsig Service GmbH-Firmenlogo
Borsig Service GmbH Projektleiter E- und Leittechnik (m/w/d) Berlin
Viessmann Group-Firmenlogo
Viessmann Group Vertriebsingenieur (m/w/d) im Bereich Energie- oder Versorgungstechnik / TGA / Energiewirtschaft Mörfelden-Walldorf
Landeshauptstadt München-Firmenlogo
Landeshauptstadt München Bauingenieur*in / Umweltingenieur*in als Betriebshofleitung (m/w/d) München
Abfallwirtschaft GmbH Halle-Lochau-Firmenlogo
Abfallwirtschaft GmbH Halle-Lochau Ingenieurtechnischen Projektmanager (m/w/d) in der Abteilung Umwelt- und Sicherheitscontrolling Schkopau
Abfallwirtschaft GmbH Halle-Lochau-Firmenlogo
Abfallwirtschaft GmbH Halle-Lochau Projektmanager Vertragsmanagement und Maßnahmenüberwachung (m/w/d) in der Abteilung Umwelt- und Sicherheitscontrolling Schkopau
Stuttgarter Straßenbahnen AG-Firmenlogo
Stuttgarter Straßenbahnen AG Ingenieur Elektrotechnik (m/w/d) für Betriebsanlagen der Stromversorgung Stuttgart
A. Eberle GmbH & Co. KG-Firmenlogo
A. Eberle GmbH & Co. KG Technischer Support Spezialist (w/m/d) – Spannungsregelungs- / Kommunikations- / Fernwirktechnik für Energieversorger Nürnberg
ATP Planungs- und Beteiligungs AG-Firmenlogo
ATP Planungs- und Beteiligungs AG Projektleitung (m/w/d) HKLS Hamburg
Bayernwerk AG-Firmenlogo
Bayernwerk AG Leiter Arbeitssicherheit, Gesundheit und Umwelt (HSE) (w/m/d) Regensburg, München
FICHTNER GmbH & Co. KG-Firmenlogo
FICHTNER GmbH & Co. KG HSE Ingenieur (m/w/d) Stuttgart

Alle Energie & Umwelt Jobs

Top 5 Energie

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.