Beton liefert Solarstrom

Aus leitfähigem Beton und organischen Flüssigkeiten entwickelt ein Forscherteam der Universität Kassel derzeit einen Baustoff, der gleichzeitig auch noch Solarzelle ist – perfekt für Fassaden. Die Ausgangsmaterialien sind zudem einfach zu beschaffen, umweltfreundlich und leicht recycelbar.

Der Baustoff „DysCrete“ besteht aus einem speziellen leitfähigen Beton, der mit Lagen aus Titandioxid, einer organischen Flüssigkeit, einem Elektrolyt, Graphit und einer transparenten Oberfläche beschichtet ist.

Das Ergebnis dieser Kombination ist eine sogenannte Farbstoffsolarzelle. Der Beton selber übernimmt dabei die Funktion einer Elektrode. Die Umwandlung der Sonnenenergie in Strom folgt dem Prinzip der Photosynthese. „DysCrete“ soll künftig unter anderem zum Bau von Fassaden dienen und zugleich Sonnenenergie in Strom umwandeln.

Ein Beitrag zur Energieversorgung

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Entwickelt wird der Baustoff von einem interdisziplinären Forscherteam der Universität Kassel im Rahmen der Lern- und Forschungsplattform „Bau Kunst Erfinden“. Diese wird geleitet von Prof. Heike Klussmann, Leiterin des Fachgebiets Bildende Kunst, und Thorsten Klooster, Projektleiter Forschung am Fachgebiet. Projektpartner sind das Fachgebiet Werkstoffe des Bauwesens und Bauchemie und Partner aus der Industrie. Das Bundesbauministerium fördert das zunächst noch bis Mitte 2015 laufende Projekt mit rund 150.000 Euro.

Prototypen des Sonnenstrom-Betons existieren bereits. „Unser Ziel ist es, ein Material zu entwickeln, das in Zukunft in der Bauwirtschaft eingesetzt werden kann, beispielsweise für Fertigteile im Hochbau, Fassaden-Elemente und neuartige Wandsysteme“, erklärt Prof. Klussmann. „Zugleich liefert es als Solarzelle einen Beitrag zu einer nachhaltigen und dezentralen Energieversorgung.“

Erstmalige Verknüpfung von Solarzelle und Baustoff

Die ist die Farbstoffsolarzelle selber erst einmal keine Erfindung des Forscherteams aus Kassel. Neu ist aber die Verschmelzung von Solarzelle und Baustoff. Die Farbstoffsolarzelle oder auch Grätzel-Zelle ist eine Alternative zur herkömmlichen Silicium-Solarzelle. Sie beruht auf einer Entwicklung des Schweizer Chemikers Michael Grätzel und ähnelt im Prinzip der Photosynthese der Pflanzen.

Um mit dem Solarstrom-Beton bei der Umwandlung von Sonnenenergie einen möglichst hohen Wirkungsgrad zu erzielen, optimierte das Team die Beschichtungen. Verwendeten sie anfangs beispielsweise noch Johannisbeersaft, so wurde dieser inzwischen durch andere organische Flüssigkeiten ersetzt.

Auch auf Gebäudenordseiten einsetzbar

Ziel ist es zumindest, einen Wirkungsgrad von rund zwei Prozent zu erzielen. Denn: „Das rechnet sich deswegen, weil die Herstellungskosten von Farbstoffzellen deutlich geringer sind als die von Silicium-Solarzellen“, sagt Klooster. Zudem sind die Ausgangsmaterialien einfach zu beschaffen, umweltfreundlich und leicht recycelbar. Titandioxid etwa ist ein häufig verwendetes Material, das sich auch in Zahnpasta findet. Und: Farbstoffsolarzellen reagieren auch auf diffuses Licht und können daher auch auf der Nordseite von Gebäude angebracht werden.