Raffinierter Aufbau: Chemiker haben ein neuartiges Lichtsammelsystem entwickelt, mit dem Sonnenenergie künftig noch effizienter genutzt werden könnte. Dafür verwendeten sie vier photoaktive Farbstoffe und stapelten sie ähnlich übereinander wie die Photosynthese-Farbstoffe in den Zellorganellen von Pflanzen und Bakterien angeordnet sind. In dieser Kombination absorbieren die Stoffe zusammen besonders viel Licht.
Strom aus Sonnenlicht ist ein wichtiges Standbein der Energiewende. Solaranlagen sollen in den kommenden Jahren daher stetig ausgebaut werden. In unserem Alltag wandeln bereits verschiedenste Geräte Sonnenenergie in andere Energieformen um. Die meisten Photovoltaik-Systeme enthalten Halbleiter wie Perowskit oder Silizium, die einen Großteil des sichtbaren Lichtspektrums absorbieren und in elektrische Energie umwandeln können. Doch Perowskit ist schlecht haltbar und Silizium-Systeme sind nicht besonders effizient.
Um genug Lichtenergie aufzunehmen, sind daher in den Paneelen mehrere Siliziumschichten gestapelt. Die Solarzellen werden dadurch allerdings sperrig und schwer. Eine deutlich schlankere und leichtere Alternative wären organische Solarzellen auf Basis photoaktiver Farbstoffe. Doch diese absorbieren nicht den gesamten Spektralbereich des Lichts und sind ebenfalls nicht sonderlich effizient.
Farbstoff-Mix nach Vorbild der Natur
Ein Team um Alexander Schulz von der Universität Würzburg hat jetzt ein neues Lichtsammelsystem entwickelt, das diese Mankos umgeht. Dafür bauten die Chemiker einen Molekülkomplex nach dem Vorbild der Lichtsammelantennen von Pflanzen und Bakterien. Diese fangen für die Photosynthese ein breites Lichtspektrum ein, leiten die Energie intern weiter und bündeln sie auf einen zentralen Punkt. Möglich macht dies ein komplexer und im Zuge der Evolution optimierter Aufbau aus vielen unterschiedlichen Farbstoffen, darunter Chlorophylle, Carotine und Biline.
