Liebe Leser,
es passiert wieder: Pflanzen fahren ihre Blätter aus und schöpfen Sonnenenergie ab. Mit Hilfe von Farbstoffen lässt das Grünzeug seit Urzeiten durch die Strahlung der Sonne Elektronen tanzen. Der Mensch ist der Funktionsweise auf der Spur. Inzwischen sind organische Solarzellen ein Hoffnungsschimmer am Energieversorgungshorizont.
Innovationen in Sachen Fotovoltaik sind immer gut. Denn die Sonne ist und bleibt der Energiebringer Nr.1 für uns Erdgeschöpfe. Etwa 99,98 Prozent des gesamten Energiebeitrags zum Erdklima stammen von der Sonne. Glück für diejenigen Lebewesen, die diese Energie ohne Umwege abgreifen können. Forscher entwickeln neuerdings zu diesem Zweck organische Solarzellen. Diese trumpfen mit billigen Herstellungskosten und einem breiten Anwendungsspektrum auf.
Der Mensch, die Krone der Schöpfung, hat das Antlitz von Mutter Erde dramatisch verändert. Leider nicht unbedingt zu beider Vorteil. Die Gräben und Narben, die wir hinterlassen, sind tief und oft von Dauer. Zweibeiner sind auf dem besten Wege, sich selbst die Lebensgrundlage zu entziehen. Unter anderem stellt der Energiehunger der Nationen Wissenschaftler vor große Herausforderungen. Einer der elegantesten Wege, Energie zu gewinnen, ist die direkte Umwandlung von Sonnenstrahlung in elektrische Energie.
Die Idee ist keineswegs neu. Schon seit rund 50 Jahren stehen dafür Solarzellen im Dienst der Menschen. Fotovoltaik heißt das Zauberwort. Sie bezeichnet eben jene direkte Umwandlung von Strahlungsenergie der Sonne in elektrische Energie. In diesen fünf Jahrzehnten ist einiges passiert: Das Umweltbewusstsein ward geboren, das Erneuerbare Energiengesetz trat in Kraft, etliche Arten von Solarzellen wurden erfunden. In den ursprünglichen Solarzellen war Silizium in der Regel unerlässlich. Zwar scheinen die Silizium-Vorkommen ausreichend, doch das Max-Planck-Institut für Plasmaphysik schrieb schon im Jahr 2001: „Fotovoltaik-Zellen auf Silizium-Basis sind teuer. Neue Verfahren zur Silizium-Gewinnung sind noch nicht ausgereift. Die Suche nach Ersatzstoffen liegt daher nahe.“ Und auch das Bundesministerium für Bildung und Forschung erkennt die Zeichen der Zeit. „360 Millionen Euro für Revolution in der Fotovoltaik“, lautet der Titel einer Pressemitteilung vom Juni 2007. Gemeinsam mit Vorständen diverser Großfirmen gründete das Ministerium eine Technologieinitiative für die „Revolution“: organische Fotovoltaik. Im Gegensatz zur Solarzelle aus anorganischen Halbleitermaterialien besteht die neue Generation der Stromlieferanten größtenteils aus Kohlenwasserstoffverbindungen und/oder organischen Farbstoffen.
 Ein Urtyp organischer Solarzellen war die Farbstoff-Solarzelle des Chemikers Michael Grätzel zu Beginn der 90er Jahre. Dem grünen Blattfarbstoff ähnliche Substanzen fischten in ihr nach der Energie des Lichts und schickten Elektronen auf den Weg. Doch die ursprüngliche Grätzelzelle schaffte nicht den erhofften Durchbruch. Anscheinend bestanden Probleme darin, die Flüssigzelle dicht zu bekommen und auch die Stabilität der Farbstoffe ließ zu wünschen übrig.
Doch die Farbstoff-Solarzelle ist alles andere als tot. Beispielsweise stellten Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme in Freiburg auf einer Fachmesse im Februar 2008 einen bernsteinfarbenen Hoffnungsträger vor. In dem farbig schimmernden Modul wandelt ein organischer Farbstoff in Kombination mit Nanopartikeln Sonnenlicht in Strom um. Diese Solarmodule sind farbig-transparent. „Damit ergeben sich ganz neue Anwendungsmöglichkeiten: Statt den Stromerzeuger aufs Dach zu montieren, kann man ihn in Glasfassaden integrieren“, schreibt Physiker Dr. Andreas Hinsch. Die stromerzeugende Schicht ist hauchdünn und mit einem besonderen Verfahren zwischen zwei Glasscheiben verstaut, sie wird im Siebdruck-Verfahren aufgetragen. Dies ermögliche, beliebige Motive in den Stromerzeuger einzuarbeiten. Bis jetzt ist das Farbstoffmodul jedoch nur ein Prototyp, der mit einem Wirkungsgrad von vier Prozent deutlich unter dem der herkömmlichen Solarzellen liegt. Doch die kostengünstige Herstellung und die Anwendung in Fassaden klingen nach Zukunftspotenzial.
Die andere Art organischer Solarzellen besteht aus Kunststoffen, die Strom leiten. Diese Polymere verwandeln auftreffendes Licht in Strom. Umgekehrt kann das Material durch Strom aber auch zum Leuchten gebracht werden. So schwebt Experten für die nahe Zukunft tapezierbares Licht und der Tapetenfernseher vor. Organische Leuchtdioden als Displays an Handys und MP3-Playern sorgen schon für den Durchblick.
 Mit Hilfe der neuen Forschungsinitiative des Bundesministeriums sollen Solarzellen entwickelt werden, die „billiger, vielseitiger, großflächiger und leichter sind als die herkömmlichen anorganischen Bauelemente auf Siliziumbasis“. Die „Solarzelle von der Rolle“ rücke in greifbare Nähe. Ein großes Plus der Innovation sei auch hier die Kostenersparnis bei der Herstellung. Außerdem: Bei der Anwendung sei vorstellbar, die neuen Produkte auf Fenster und Gehäuse aufzukleben und elektronische Geräte mit einer integrierten Stromversorgung auszustatten. Ähnlich wie in der Pflanzenzelle basieren die elektrischen Eigenschaften der Plastik-Solarzellen auf einem Donator-Akzeptor-System. Elektronen-Geber und Elektronen-Nehmer spielen zusammen und lassen durch die Nutzung der Lichtenergie schließlich Strom fließen. Weltweit knobeln Forscher an der Aufgabe, organische Solarzellen zur Marktreife zu führen und deren Wirkungsgrad zu erhöhen. Auch bei den älteren Generationen der Strahlenwandler drängt eine Neuerung um die andere auf den Markt. Das ist äußerst erfreulich.
Insgesamt ist es aber an der Zeit, endlich ein besonderes Mischwesen zu erzeugen: den Mensch mit integriertem Blattfarbstoff. Ja, wirklich! Genetiker werkeln doch schon an Chimären aus Mensch und Kuh. Da ist der Pflanzenmensch doch ein Klacks. Mit Hilfe des Chlorophylls könnten wir dann Fotosynthese betreiben. Nahrungsmittel müssten wir nur zur Ergänzung zu uns nehmen. Die meisten Rohstoffe könnten als Biosprit im Tank verschwinden. Sensationell! Kein Hunger mehr auf Erden, keine Energiekrise! Und die plumpe Anmache der Zukunft klänge so: „Hallo Süßer, geh' mir aus der Sonne, du störst meine Fotosynthese“ oder „Du bist so schön grün, darf ich dich küssen?“. Aber bis dato gilt: Kleine grüne Männchen gibt’s nur auf dem Mars.
Sabine Rücker
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