17. April 2012: Neuartige organische Farbstoffe für Solarzellen
Mit der Unterstützung eines Stipendiums der Evonik Stiftung wurden an der Heinrich-Heine Universität Düsseldorf neuartige organische Farbstoffe entwickelt und ihre Anwendung in Farbstoffsolarzellen untersucht. Ein Fachartikel dazu ist in der Fachzeitschrift „The Journal of Organic Chemistry“ erschienen.
Der Diplom-Chemiker Tim Meyer synthetisierte Farbstoffe auf Basis von Phenothiazin-Merocyaninen. Diese stellte er mittels der Knoevenagel-Kondensations-Reaktion her und analysierte ihre elektronischen Eigenschaften. Dazu wurden elektrochemische Messverfahren, wie die Cyclovoltammetrie sowie Absorptions- und Fluoreszenzmessungen angewandt. Darüber hinaus gelang es den Forschern, Farbstoffsolarzellen auf Basis dieser Farbstoffe zu konstruieren und ihre Tauglichkeit in der Anwendung eingehend zu studieren.
Elektrochemische Farbstoffsolarzellen, auch Grätzel-Zellen genannt, verwenden zur Absorption des Lichts nicht anorganische Halbleiter wie herkömmliche Solarzellen, sondern organische Farbstoffe. Vorteile dieser Solarzellenkonstruktion liegen in den niedrigen Herstellungskosten sowie deren geringen Umweltbelastung bei der Herstellung. Zudem können die neuartigen Materialien auf flexiblen Trägermaterialien aufgebracht werden und diffuses Licht effizienter nutzen.
Basierend auf den Forschungsergebnissen, die in einer Zusammenarbeit des organischen und physikalisch-chemischen Instituts der Universität entstanden sind, sollen nun verbesserte Synthesewege entwickelt werden, die einen schnelleren Zugang zu der neuen Farbstoffklasse erschließen. Dadurch können die Wissenschaftler eine Substanzbibliothek im Baukastenprinzip aufbauen und designoptimierte Farbstoffe für Fotovoltaik-Anwendungen bereit stellen.
T. Meyer, D. Ogermann, A. Pankrath, K. Kleinermanns, T. J. J. Müller, J. Org. Chem. 2012, 77, 3704 – 3715.