Tübinger Forscher haben eine Solarzellen-Elektrolyse-Kombination mit 18-prozentigem Wirkungsgrad entwickelt. Die sogenannte photoelektrochemische Apparatur umfasst eine in Wasser getauchte Solarzelle, die „direkt mit den Katalysatoren für die Wasserspaltung zusammenarbeitet“, teilte die Universität Tübingen mit. Im Vergleich zu herkömmlichen Photovoltaikpanels benötige der von den Tübinger Wissenschaftlern um Matthias May entwickelte Aufbau keinen externen Stromkreis. Diese kompakte und flexibel einsetzbare Lösung sorge daher für eine erhebliche Effizienzsteigerung und Kostensenkung bei der Herstellung von grünem Wasserstoff.
Mit den 18 Prozent Wirkungsgrad habe das Forscherteam den nach eigenen Angaben „zweithöchsten je gemessenen Wert“ für die direkte Wasserspaltung mittels Solarenergie erreicht. Den höchsten, mit nur einem Prozentpunkt mehr, erzielte ein internationales Forscherteam im Jahr 2018. In Bezug auf die Fläche der Solarzelle stelle die in Tübingen neu entwickelte Technologie sogar den Weltrekord auf, heißt es in der Mitteilung der Universität.
Stabile, langlebige Lösung angestrebt
Neben den Effizienz- und Wirtschaftlichkeitsgewinnen arbeiten die Forscher in einem vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) geleiteten Verbundprojekt mit dem Titel „H2Demo“ an der Stabilität und Langlebigkeit des Konzepts. Die Beherrschung der Korrosion und die Langzeitstabilität der sich im Wasser befindenden Solarzelle sind laut May trotz großer Fortschritte weiterhin die größte Herausforderung seines Teams und hinsichtlich einer späteren industriellen Anwendung unerlässlich. Außerdem prüfe seine Forschungsgruppe die Übertragbarkeit der Apparatur auf kostengünstigeres siliziumbasiertes Material und eine Hochskalierung auf wesentlich größere Flächen.
In Kooperation mit dem Branchendienst energate.
Die grundsätzliche Kommerzialisierbarkeit der Technologie haben bereits mehrere Forschungsprojekte mit geringer Effizienz unter Beweis gestellt. Einen kommerziellen Einsatz im industriellen Maßstab verorten die Tübinger Wissenschaftler künftig vor allem dort, wo grüner Wasserstoff benötigt wird, aber kein leistungsstarkes Stromnetz zur Verfügung steht. Ihre Lösung eigne sich daher insbesondere als Insellösung zur dezentralen, netzentlastenden, CO2-freien Energieversorgung.