Ein Forschungsteam der Universität Tübingen hat eine neue Solarzelle zur Wasserstoffproduktion entwickelt. Diese ermöglicht die dezentrale Herstellung von grünem Wasserstoff mit sehr hohem Wirkungsgrad.
Wie Solarenergie zur Wasserstofferzeugunggenutzt werden kann, hat ein Forschungsteam vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemieder der Universität Tübingen untersucht. Dabei haben die Forscher:innen eine Solarzelle entwickelt, die Wasserstoff erzeugen kann. Die neu entwicklete Solarzelle verfügt über einen einzigartig hohen Wirkungsgrad von 18 Prozent und kann so einen Beitrag für die dezentrale H2-Erzeugung leisten.
Wird Wasserstoff mittels Elektrolyse hergestellt, gilt er als grüner Wasserstoff. In diesem Verfahren wird Wasser unter Zuführung von Strom aus erneurbaren Energien aufgespalten und Wasserstoff entsteht als eines dieser Produkte. Um mit der neuen Solarzelle des Forschungsteams aus Tübingen Wasserstoff zu erzeugen, wird Wasserstoff mit Energie aus der Sonne hergestellt. Das Verfahren wird als solare Wasserspaltung bezeichnet, welche auch photoelektrochemische Wasserspaltung oder künstliche Photosynthese genannt wird. Hierfür hat das Forschungsteam eine Solarzelle entwickelt, die integraler Bestandteil einer photoelektrochemischen Apparatur ist und direkt mit den Katalysatoren für die Wasserspaltung zusammenarbeitet. Das Besondere der Tübinger Entwicklung: Ein zusätzlicher externer Stromkreis, wie etwa bei einem Photovoltaik-Solarpanel, ist nicht mehr nötig. Dieser Ansatz macht die Technologie kompakter, flexibler und potenziell kosteneffizienter. Zugleich steigen jedoch auch die Anforderungen an die Solarzelle.
Die Effizienz der solaren Wasserspaltung wird in Form des Wirkungsgrades gemessen. Der Wirkungsgrad zeigt dabei an, wieviel Prozent der Energie des Sonnenlichts in nutzbare Energie des Wasserstoffs (Heizwert) umgewandelt werden kann. Mit einem Wirkungsgrad von 18 Prozent verfügt die neue Solarzelle über den zweithöchsten je gemessenen Wert für die direkte solare Wasserspaltung und sogar einen Weltrekord, wenn man die Fläche der Solarzelle berücksichtigt.
Die entwickelte Solarzelle nutzt eine Technologie der solaren Wasserstofferzeugung, die keine leistungsstarke Anbindung an das Elektrizitätsnetz erfordert. Für das Tübinger Forschungsteam hat dies zur Folge, dass damit auch dauerhafte kleinere Insellösungen zur Energieversorgung denkbar sind. Die Arbeiten an der Universität Tübingen sind eingebettet in das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Verbundprojekt H2Demo, an dem unter anderem das Fraunhofer Institut für Solare Energiesystem (ISE) beteiligt ist.
Quelle: Universität Tübingen
