Abfallprodukt Lignin soll Solarstrom liefern
Schwedische Wissenschaftler setzen auf Effizienz, Zuverlässigkeit, Preis und Umweltverträglichkeit
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Lignin-Forscher Mats Fahlman (links) und Kollege Qilun Zhang im Labor (Foto: Thor Balkhed, liu.se) |
Linköping/Stockholm (pte002/07.12.2023/06:05)
Das natürliche und auf der Erde in unvorstellbaren Mengen als Abfall bei der Herstellung von Zellstoff aus Holz anfallende Polymer Lignin liefert nun auch Solarstrom. Forscher der Universität Linköping und der Königlichen Technischen Hochschule haben daraus stabile, umweltfreundliche organische Solarzellen hergestellt. Normalerweise werden dafür elektrisch aktive Kunststoffe genutzt, die letztlich Erdöl als Basis haben.
Organische Solarzellen
Solarzellen aus Silizium, die heute den Markt beherrschen, sind effizient, erfordern jedoch einen energieintensiven und komplizierten Herstellungsprozess, der zu gefährlichen Chemikalienaustritten führen kann. Organische Solarzellen sind aufgrund ihrer niedrigen Produktionskosten, ihres geringen Gewichts und ihrer Flexibilität zum wichtigen Forschungsgebiet geworden und haben zahlreiche Anwendungen gefunden, etwa als Fassadenverkleidung, stromproduzierende Überdachungen von Fuß- und Radwegen oder sind Bestandteil von Kleidungsstücken zur Stromerzeugung von tragbarer Elektronik.
Derzeit besteht zwar nur ein Teil der Solarzelle aus Lignin, doch das langfristige Ziel ist eine Solarzelle, die fast vollständig aus diesem Material hergestellt wird. "Wir wollen effiziente, zuverlässige, günstige und umweltfreundliche Solarzellen bauen. Jetzt können wir zeigen, dass dies möglich ist, weil wir den ersten Schritt hin zum Ersatz der heutigen ölbasierten Materialien durch holzbasierte Alternativen getan haben", sagt Mats Fahlman vom Laboratory of Organic Electronics (LOE) der Universität Linköping.
Stabilität bleibt Trumpf
"Wir haben aus Lignin, dem Kleber, der die Fasern von Bäumen zusammenhält, ein Material hergestellt, das die Kathodengrenzschicht bildet. Es stellte sich heraus, dass die Solarzelle dadurch stabiler wurde. Der Vorteil von Lignin besteht darin, dass es viele Wasserstoffbrückenbindungen bilden kann, was zur Stabilisierung der Solarzelle beiträgt", unterstreicht Fahlmans LOE-Kollege Qilun Zhang.
Organische Solarzellen haben traditionell einen weitaus kleineren Wirkungsgrad als Silizium- oder Perowskit-Zellen. "Sie werden auch niemals die effizientesten sein. Ihr Vorteil ist aber, dass sie ungiftig, nachhaltig und kostengünstig in der Herstellung sind. Wenn sie einen Wirkungsgrad von 15 bis 20 Prozent haben, ist das für die meisten Anwendungen mehr als ausreichend", meint Fahlman. Davon seien Zellen dieser Art aber noch weit entfernt.
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