Farbstoffsensibilisierte Solarzellen. Eine bionische Umsetzung der Photosynthese

Facharbeit (Schule) aus dem Jahr 2014 im Fachbereich Biologie – Sonstige Themen, Note: 1,0 (15 Punkte), Veranstaltung: Wissenschaftspropädeutisches Seminar der Gymnasialen Oberstufe in Fach Biologie, Rahmenthema: Bionik, Sprache: Deutsch, Abstract: Die vorliegende Arbeit ermöglicht dem Leser einen Einblick in eine aktuelle Entwicklung im Bereich der Photovoltaik: Zum Zwecke des Energy-Harvestings sollen sich Solarzellen immer mehr in die Umgebung einpassen und auch gestalterische Zwecke erfüllen. Diese Voraussetzungen erfüllen sogenannte Farbstoffsensibilisierte Solarzellen oder Grätzelzellen bei gleichzeitig guter Leistung. Eine ‚Einführung in die Photovoltaik‘ zeigt, warum Halbleiter in der Solarbranche eine vorrangige Rolle spielen und erklärt das Bändermodel, welches für das Verständnis der Wirkungsweise von Halbleitern essenziell ist. Neben der Erläuterung der Funktionsweise und des Aufbaus einer solchen Farbstoffsensibilisierten Solarzelle, beschäftigt sich die Seminararbeit auch mit der Entstehung der Zelle: Die vom Chemiker Prof. Michael Grätzel entwickelte Solarzelle ahmt die Lichtreaktion eines natürliches Blattes nach. Die Arbeit charakterisiert die Art der bionischen Übertragung des natürlichen Models auf das technische Produkt und zeigt die übertragenen Komponenten vergleichend auf. Der Leser gewinnt hierbei einen detaillierten Eindruck über die Abläufe in der Lichtreaktion der Photosynthese. Anschließend vergleicht die Arbeit die Zellen mit den altbekannten Solarzellen auf Silizium-Basis (unter Einbeziehung folgender Aspekte: Anspruch an die Reinheit der Ausgangsmaterialien, Umweltwirkung, Wirkungsgrad, Eigenschaften unter schlechten Lichtbedingungen, Langzeitstabilität, gestalterische Möglichkeiten) und gibt einen Ausblick in die Zukunft. Hoerbei wird auch auf den Einsatz als Tandemzellen und auf die Weiterentwicklung eingegangen.