Grätzel-Zelle
Die Grätzel-Zelle ist ein grundlegender Typ von Solarzellen und stellt eine Anwendung der Bionik dar. Sie wurde von Prof. Michael Grätzel erfunden.
Aufbau
Grätzel-Zellen bestehen aus zwei Glasplatten und mehreren Schichten dazwischen. Die Oberseite der unteren Glasplatte ist zunächst mit einer transparenten Elektrode (Anode), dann mit einem Halbleiter, z.B. Titandioxid (TiO2), beschichtet, der Träger für eine Lösung des natürlichen Blattfarbstoffes Chlorophyll oder eines anderen lichtempfindlichen Farbstoffes ist. Die Innenseite der oberen Glasplatte ist mit einem Elektrolyt und Graphit oder Platin beschichtet (Kathode). Als Elektrolyt kommt z.B. eine Lösung von Jod (I2) und Kaliumjodid in Frage.
Funktion
Der Farbstoff dient als Lichtakzeptor und Elektronenpumpe. Beim Lichteinfall entstehen freie Elektronen und Löcher. Durch Abgabe der Elektronen an den Halbleiter oxidiert der Farbstoff. Die Elektronen fließen zur Anode und durch den Laststromkreis zur Kathode. Der Farbstoff wird vom Jodid wieder reduziert, das dadurch zu Jod oxidiert. Das entstandene Jod wird an der oberen Elektrode wieder zu Jodid reduziert.
Bedeutung
Vorzüge der Grätzel-Zelle liegen in den prinzipiell niedrigen Herstellungskosten und der geringen Umweltbelastung bei der Herstellung sowie darin, dass sie diffuses Licht vergleichsweise gut nutzen kann. Bei experimentellen Zellen wurden Wirkungsgrade bis ca. 15 Prozent erreicht. Die Serienreife ist in Arbeit.