Ein Forschungsteam der Universität Kassel entwickelt einen Baustoff, der zugleich eine Solarzelle ist. Wichtige Bestandteile sind leitfähiger Beton und organische Flüssigkeiten wie beispielsweise Fruchtsäfte. „DysCrete“ soll künftig unter anderem zum Bau von Fassaden dienen und zugleich Sonnenenergie in Strom umwandeln.

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 ist eine sogenannte Farbstoffsolarzelle, der Beton selber übernimmt dabei die Funktion einer Elektrode. Die Umwandlung der Sonnenenergie in Strom folgt dem Prinzip der Photosynthese. Das Materialsystem ist besonders umweltfreundlich.  

Beton liefert SonnenstromVersuchsaufbau für eine Messreihe. Foto: BAU KUNST ERFINDEN/Klussmann/KloosterDie Entwicklung von „DysCrete“ ist ein Projekt der interdisziplinären Lern- und Forschungsplattform „Bau Kunst Erfinden“ von Prof. Heike Klussmann, Leiterin des Fachgebiets Bildende Kunst an der Universität Kassel, und Thorsten Klooster, Projektleiter Forschung am Fachgebiet. Das Projekt  wird vom Bundesbauministerium mit rund 150.000 Euro gefördert und läuft zunächst noch bis Mitte 2015. Projektpartner sind das Fachgebiet Werkstoffe des Bauwesens und Bauchemie (Leitung Prof. Dr. Bernhard Middendorf) und Partner aus der Industrie. 

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.“

Die Grätzel-Zelle ist günstig in der Herstellung
Die Farbstoffsolarzelle selber ist keine Kasseler Erfindung; neu ist 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, optimiert die Gruppe um Prof. Klussmann und Klooster die Beschichtungen. Ein Beispiel: Verwendeten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler beispielsweise anfangs noch Johannisbeersaft, so wurde dieser inzwischen durch andere organische Flüssigkeiten ersetzt.

Ziel ist ein Wirkungsgrad von rund zwei Prozent. „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 und damit auch „DysCrete“ reagieren auch auf diffuses Licht und können daher auch auf Gebäude-Nordseiten angebracht werden.

Hintergrund: Hochschulpreis für Exzellenz in der Lehre 2012
Die Lern- und Forschungsplattform „Bau Kunst Erfinden“ ist eine interdisziplinäre und inzwischen preisgekrönte Projektgruppe, in der Wissenschaftlerinnen, Wissenschaftler und Studierende aus verschiedenen Disziplinen zusammenarbeiten; beteiligt am Projekt „DysCrete“ sind Vertreterinnen und Vertreter aus der Nanostrukturwissenschaft, Architektur, Materialwissenschaft und Kunst. 

neue StoffeProf. Heike Klussmann Fotos: Blafield/Uni KasselProf. Heike Klussmann hatte mit der Lern- und Forschungsplattform „Bau Kunst Erfinden“ 2012 den Hessischen Hochschulpreis für Exzellenz in der Lehre erhalten, Deutschlands höchstdotierte staatliche Ehrung dieser Art. Heike Klussmann ist seit 2005 Professorin für Bildende Kunst an der Universität Kassel. Sie studierte an der Kunstakademie Düsseldorf und der Universität der Künste Berlin. 1999/2000 und 2003 hatte sie eine Gastprofessur am Art Center College of Design in Pasadena/USA inne. Sie erhielt zahlreiche Preise für Kunst, Design und Architektur.

Quelle: Text: Uni Kassel/ Fotos: Blafield/Uni Kassel

Mehr über neue Stoffe und Materialien im "grünen" Segment