Grüne Energie aus Früchtetee : Solarzellen gehören mittlerweile fest zum Repertoire, um grüne Energie herzustellen.
Ein positiver Beitrag mit Licht und Energie : Bunt, physikalisch und nachhaltig – genau der richtige Mix für Ingenieur Fabian Schoden.
Diese Interessenkombi begleitete ihn in ein Physikstudium, das er nach drei Semestern gegen etwas spezifischeres eintauschte: „Ich habe mich erst für Physik entschieden, weil ich lernen wollte, die Welt zu verstehen. Als es immer mehr um Wahrscheinlichkeiten und das große Universum ging, war es nicht mehr das, was ich ursprünglich wollte“, erzählt Fabian. Er landete an der Hochschule Bielefeld im Bachelorstudiengang Regenerative Energien und schloss den Master Elektrotechnik an. Nach dem Abschluss arbeitete er zunächst weiter als wissenschaftlicher Mitarbeiter bis er ein Promotionsangebot bekam und dieses annahm. „Mit meiner Doktorarbeit möchte ich eine Lösung finden, die einen positiven Beitrag leistet. Durch nachhaltige Farbstoffsolarzellen kann ich das erreichen“, erklärt er stolz. Diese Zellen sind, wie herkömmliche Solarzellen auf Dächern, eine Technologie, um Licht in elektrische Energie umzuwandeln: Licht geht rein, Energie kommt raus.
Man nehme Zahnpasta, Früchtetee und Bleistift : Fun Fact: Ungiftig und nachhaltig wie sie sind, können die Farbstoffsolarzellen ganz einfach zuhause nachgebaut werden.
Hauptbestandteil sind zwei leitfähige, transparente Glasplättchen. Auf das eine Glas streicht Fabian Zahnpasta, in der für die weiße Farbe standardmäßig Titandioxid enthalten ist. Dieses ist wichtig, da es als Halbeiter den Strom innerhalb der Zelle nur in eine Richtung fließen lässt. Durch Hitze getrocknet legt er das Glasplättchen in starken Früchtetee, wo sich die Farbstoffmoleküle im Tee auf dem Titandioxid ablegen. Das zweite Plättchen bemalt er mit einem Bleistift, damit das Grafit später als Katalysator dafür sorgt, dass die Reaktion schneller abläuft. Die beiden Plättchen klebt er zusammen und tropft eine Salzlösung dazwischen. Diese ist für den Ladungstransport und einen geschlossenen Stromkreislauf zuständig. Wenn jetzt Licht auf die Zelle strahlt, werden Elektronen auf ein höheres Energielevel gehoben. Über die Titandioxidschicht erreichen sie das leitfähige Glas. Damit fließt Strom durch die Farbstoffsolarzelle, mit dem zum Beispiel Licht erzeugt oder das Handy geladen werden kann.
Doppelte Nachhaltigkeit : Im Sinne der Nachhaltigkeit soll in der Zelle keine Energie verloren gehen.
Die Lösung ist einfach. An die Glasplättchen werden Elektroden angebracht, so kann der Strom über die Grafitschicht und die Salzlösung zurückfließen, damit die Reaktion von vorne beginnt. Der Stromkreislauf ist geschlossen. Nachhaltig und gut recycelbar ist in Fabians Augen jedoch mittlerweile keine Frage mehr, sondern ein Muss. Deshalb liegt der Hauptfokus seiner Arbeit auf der Frage: Wie können wir Farbstoffsolarzellen konzipieren, die auf eine zirkuläre Wertschöpfung ausgerichtet sind? Fabian erklärt, was das genau heißt: „Die Farbstoffsolarzelle soll so designt sein, dass wir sie am Ende ihrer Lebensdauer ohne viel Energie aufzuwenden, recyceln und aufarbeiten können. Man kann zum Beispiel darauf achten, dass die einzelnen Bestandteile nicht verklebt, sondern modular auseinandernehmbar sind. Dadurch leben die einzelnen Produkte länger, ohne dass ich – und das ist der Punkt – Energie oder Rohstoffe reinstecken muss, um sie wiederzuverwenden.“ Die Forschung dazu läuft und die Experimente sind bisher sehr vielversprechend. Vieles geht jetzt schon, anderes ist noch Musik der nahen Zukunft.
Die Schönheit aus Technik und Natur : Farbstoffsolarzellen als Fensterscheiben
Im Gegensatz zu herkömmlichen Solarzellen ist der Vorteil der Farbstoffsolarzellen, dass sie empfindlicher für weniger energiereiches Licht sind. Daher funktionieren sie gut morgens und abends oder können in Innenräumen genutzt werden. Es gibt sogar Konzepte, die Farbstoffsolarzellen als bunte Fensterscheiben einbauen. Da bleibt die Begeisterung nicht aus: „Hier wird die Schönheit sichtbar, wenn man Technik mit Natur verbindet. Man hat ein gestalterisches Element, das die Menschen zum Staunen bringt, weil es gleichzeitig nützlich für den Menschen und gut für die Umwelt ist.“ Dieser Ansatz kommt seiner Mission als Ingenieur ziemlich nah. Denn als Vorstandsmitglied im Verein Deutscher Ingenieure Ostwestfalen-Lippe möchte er jungen IngenieurInnen einen bestimmten Gedanken mit auf den Weg geben: „Langfristig sollten Natur, Technik und Mensch im Einklang spielen, statt sich gegenseitig zu berauben.“ Deshalb ist ihm der Umweltgedanke auch in seiner Forschung sehr wichtig.
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