Fachgruppe Materialien für Speicher- und Regenerative Energiesysteme
Drittmittel-Projekt: „Funktionalisierte Farbstoffe aus Mikroalgen für Solarzellen“
(SolarAlgen), Laufzeit: April 2021 bis März 2023, gefördert durch das EKSH
In diesem F&E Projekt sollen basierend auf der Arthrospira-Produktion bei Sea & Sun Technology GmbH (Trappenkamp, Schleswig-Holstein) natürliche Farbstoffe, insbesondere lineare Tetrapyrrole, aus Biomasse gewonnen und diese anschließend zur Herstellung und Charakterisierung von Farbstoffsolarzellen verwendet werden. Da diese Farbstoffe bisher kaum auf ihre Eignung in Farbstoffsolarzellen getestet werden, sind zunächst sowohl die Extraktionsmethoden für den Farbstoff als auch parallel dazu die Zellstrukturen für die Einbettung des Farbstoffs in eine Solarzelle grundlegend zu entwickeln. Nach ersten erfolgreichen photovoltaischen Testungen im Labor für Regenerative Energien, Nanotechnologie und Photonik im Solarhaus der THL sollen die gewonnenen natürlichen Farbstoffe durch chemische Synthese in ihren Eigenschaften gezielt angepasst werden, um höhere Wirkungsgrade und/oder eine bessere Langzeitstabilität in den Farbstoffsolarzellen zu erreichen. Dabei stehen vor allem, die Anbindung des Farbstoffes an den TiO2-Halbleiter, die intermolekularen Wechselwirkungen in der Farbstoffsolarzelle, verbesserte Ladungsträgerinjektion und -transporte sowie die technologische Verbesserung der Zellstruktur im Fokus.
Grafik: Fachgruppe Materialien für Speicher- und Regenerative Energiesysteme
Durch die enge Verzahnung der chemischen und photovoltaischen Untersuchungen sollen Struktur-Eigenschaftsbeziehungen gefunden werden, die eine kontinuierliche Verbesserung der Eigenschaften erlauben. Die begleitende theoretische Untersuchung soll die Auswahl an zu synthetisierenden Stoffen (bzgl. HOMO- und LUMO-Position, Absorptionseigenschaften etc.) einschränken und so den experimentellen Aufwand reduzieren. Als finales Ergebnis wird eine Prototyp-Solarzelle auf Basis von Tetrapyrrol-Farbstoffen aus Biomasse angestrebt, die hinsichtlich ihrer photovoltaischen Funktionalität (Effizienz und Langzeitstabilität) getestet wurde. Weiterhin sollen erste Ansätze gezeigt werden, die eine Optimierung der Effizienz und Langzeitstabilität ermöglichen.
Projektpartner
 | Sea & Sun Technology GmbH |
 | Prof. Dr. Paweł Buczek, Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg, Fakultät Technik und Informatik |
