Programm Photovoltaik Ausgabe 2009 ... - Bundesamt für Energie BFE

Einleitung
Dank massgeblicher Unterstützung durch das BFE entstand vor rund 15 Jahren das innovative Konzept
der photoelektrochemischen (PEC) Tandemzelle zur Wasserspaltung als Resultat des Zusammenspiels
von drei Schweizer Forschungsgruppen (Prof Grätzel – EPFL; Prof Augustynski – Uni Genf;
Prof Calzaferri – Uni Bern, [1;2;3]). Dieses Konzept wird seither in internationaler Zusammenarbeit,
u.a. im des Wasserstoff Implementing Agreements (HIA) der Internationalen Energieagentur (IEA)
Annex-20, respektive neu Annex-26, intensiv erforscht und erfolgreich weiterentwickelt (siehe Figur 1
und www.ieahia.org)
O 2
H 2
O 2
H 2
Legende:
PV-Zelle -
Anode SC -
Kathode Pt -
H2O-Bad -
Externe
Verbindung -
Figur 1: Realisierungskonzepte einer PV-PEC Tandemzelle: Ausgehend von einem optisch parallelen
extern verbundenen Aufbau (links) bis hin zu einem optisch seriellen monolytischen voll integrierten
Aufbau (unten rechts).
Die über die Anfangsjahre schon signifikanten Schweizer Forschungsfortschritte im Bereich der Photoanoden-Materialien
(v.a. WO3 und Fe2O3) und die weltweit verstärkte Umsetzung der Dünnschicht
Photovoltaik (PV) Technologien (v.a. CIGS, p-Si, a-Si und aus schweizerischer Sicht µm-Si – Uni
Neuenburg) eröffneten Möglichkeiten zur erfolgreichen Entwicklung einer neuen hybriden, monolytischen
PV-PEC Zellenkonfiguration. Dieses Konzept wurde im Rahmen vom Annex-20 der IEA-HIA
anlässlich der IPS-16 Konferenz in Uppsala (Jul-06) ausgiebig debattiert und als äusserst vielversprechend
betrachtet. Auf der Basis der diesbezüglichen hohen und breiten Kompetenzen (siehe Figur 2)
bestand für die Schweiz eine grosse Chance bei der PV-PEC Forschung und Entwicklung zur Wasserspaltung
ihre führende Rolle zu erhalten, respektive auszubauen.
Es drohte jedoch auch die grosse Gefahr, aufgrund der bevorstehenden Pensionierungen von Prof
Augustyski (30-Sep-06), Prof Calzaferri (28-Feb-07) und allenfalls etwas später auch Prof Grätzel
(ursprünglich 30-Sep-09) die diesbezügliche Führungsrolle sowie das wesentliche PEC Know-how der
Schweiz fast auf einen Schlag zu verlieren.
Mit diesem, vom BFE als massgebender Mitinitiator getragenen Technologie-Transfer Projekt sollten
nun die Chancen gewahrt, die Gefahren gebannt und die Potentiale fokussiert realisiert werden [4].
Mit anderen Worten, das vorhandene Know-how an motivierte, aktive Top-Forscher und -Institutionen
zu transferieren, die Grundlagenforschung im PEC relevanten Materialbereich gezielt in Schwung zu
behalten, resp. vernetzt auszubauen soll bezwecken, dass die Schweizer PEC-Forschung international
verstärkt wahrgenommen und in entsprechende Projekte involviert wird.
PECNet, M.Spirig, SPF Institut für Solartechnik
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O2 H2 2/10