Solare Treibstoffe: Solarzelle produziert Wasserstoff

Wasserstoff aus Sonnenlicht: Niederländische Forscher haben mit Hilfe von Nanotechnologie eine Solarzelle entwickelt, die Wasserstoff produziert. Er könnte als Treibstoff für Brennstoffzellen in Elektroautos dienen.

Artikel veröffentlicht am 21. Juli 2015, 12:36 Uhr, Werner Pluta

Nanoröhrchen aus Galliumphosphid: Ertrag um das Zehnfache gesteigert (Bild: Eindhoven University of Technology)

Wissenschaftler aus den Niederlanden haben eine Solarzelle entwickelt, die Sonnenlicht in elektrischen Strom wandelt und damit gleich Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff spaltet. Der Wasserstoff kann dann als Treibstoff für Brennstoffzellen, etwa in Elektroautos, eingesetzt werden. Solche mit Sonnenenergie hergestellten Treibstoffe werden solare Treibstoffe genannt.

Die Solarzelle besteht aus Galliumphosphid (GaP). Das Material, das auch in roten, orangen und grünen Leuchtdioden eingesetzt wird, ist zwar ein guter elektrischer Leiter. Es könne aber als große Fläche Licht nicht so gut absorbieren, sagen die Forscher von der Technischen Universität Eindhoven (TU/e) und der Foundation for Fundamental Research on Matter (FOM) .

Nanodrähte fangen mehr Licht ein

Sie haben deshalb Nanodrähte aus GaP gezogen. Die Drähte sind 500 Nanometer lang und 90 Nanometer dick. Dadurch wird mehr Licht in allen Wellenlängen absorbiert. Gleichzeitig wird weniger Licht reflektiert, es gibt als also weniger Verlust.

Weiterer Vorteil der Nanodrähte ist eine Materialersparnis: Es werde etwa 10.000 Mal weniger GaP benötigt als für eine Fläche gleicher Größe. Zudem sei der Ertrag durch die Nanoröhrchen um den Faktor 10 höher als bei der flachen Zelle, sagen die Forscher.

Die Ausbeute ist allerdings noch nicht so gut. 2,9 Prozent des Wassers werden in Wasserstoff gewandelt. Zum Vergleich: Werden herkömmliche Solarzellen aus Silizium und Akkus eingesetzt, liegt der Ertrag bei 15 Prozent. Das ist allerdings eine kostspielige Lösung. Die Forscher sehen aber noch Möglichkeiten für Verbesserungen.

Eine solche photoelektrochemische Wasserstoffproduktion eröffne die Möglichkeit, sauberen Treibstoff für die Zukunft herzustellen, schreiben die Forscher in der Fachzeitschrift Nature Communications. Die GaP-Solarzelle produziere sowohl Wasser- als auch Sauerstoff. "Man hat dann also eine Brennstoffzelle, die zeitweise Sonnenenergie speichert. Kurz: Bei den solaren Treibstoffen der Zukunft können wir Galliumphosphid nicht weiter außen vor lassen", sagt Erik Bakkers von der TU/e.