Papaya-Enzym verbessert Farbstoff-Solarzellen

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Experten der Technischen Universität Delft
senken mit einfacher Herstellung die Kosten

Papaya-Enzym verbessert Farbstoff-Solarzellen
Papaya-Frucht liefert Rohstoff für Solarzellen (Foto: w.r.wagner, pixelio.de)
Archiv | 21.03.2020 | Forscher um Duncan McMillan von der Technischen Universität Delft haben erstmals Farbstoff-Solarzellen auf organischer Basis hergestellt. Dazu benötigt wird ein Enzym namens Papain, das in relativ hoher Konzentration in der Schale und den Kernen der exotischen Papaya-Frucht vorkommt. Ausgangsmaterial ist nanofeines Titanpulver.

300 Grad Celsius reichen aus

Das Enzym wird zu einem dünnflüssigen Brei angerührt, in den die Folie, die beschichtet werden soll, eingetaucht wird. Dann landet das Objekt in einem Ofen. "Es reicht der heimische Backofen", sagt McMillan. Bei einer Temperatur von weniger als 300 Grad Celsius verdampfe der größte Teil des enzymatischen Materials. Zurück bleibe eine poröse Schicht aus Titandioxid.

 

Edward van Amelrooij, der seine Masterarbeit im Bereich angewandte Physik schreibt, hat mit dieser Methode die ersten Farbstoff-Solarzellen auf organischer Basis produziert. "Heutige Verfahren zur Abscheidung von Titandioxid-Filmen erfordern ein Hochvakuum oder Temperaturen von mehr als 600 Grad Celsius", so van Amelrooij. Das sei nicht nur kostenintensiv. Es sei auch nicht möglich, mehrere Schichten übereinander zu stapeln. Auch habe sich herausgestellt, dass mit der neuen Produktionstechnik 50 Schichten übereinander angeordnet werden könnten.

 

Porosität bleibt gewährleistet

Die Porosität der Schichten hat Stephan Eijt, ebenfalls Forscher an der Hochschule in Delft, mithilfe der Positronenspektroskopie nachgewiesen. Dabei werden Positronen, die Elektronen bis auf ihre elektrische Ladung wie ein Ei dem anderen ähneln, auf die Probe geschossen. Treffen sie auf ein Elektron, löschen beide sich aus. Dabei entsteht Gammastrahlung, die Aufschluss über die Beschaffenheit der Probe gibt. "Die Porosität sorgt für eine große Oberfläche. Wir glauben, dass wir dadurch hocheffiziente Solarzellen bauen können", weiß McMillan. Sein Team experimentiert derzeit mit unterschiedlichen Farbstoffen und Porengrößen, um den Wirkungsgrad der Zellen zu verbessern. (pte)


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