Farbstoffsolarzellen (kurz DSC = Dye Solar Cell) ahmen der Natur mit Hilfe künstlicher Photosynthese nach, was eine bahnbrechende Anwendung der Nanotechnologie zur Erzeugung von elektrischer Energie bedeutet.

Das Besondere der DSC ist: Sie funktionieren bei wechselhaften und schwachen Lichtverhältnissen besser als Silizium-Zellen.

DSC können auch in Innenräumen eingesetzt, bspw. in Innenwände integriert oder in elektronische Geräte eingearbeitet werden.

Pflanzenblätter sind winzige Fabriken, in denen Chlorophyll das Sonnenlicht absorbiert und  Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2O) in Kohlenhydrate (Glucose) und Sauerstoff (O2) umwandelt und damit für die Energieversorgung der Pflanze sorgt.

Künstliche Photosynthese basiert auf dem folgenden Prinzip: ein Farbstoffmolekül (anstatt  des Chlorophylls) absorbiert das Licht und erzeugt dadurch Elektronen, die dann in die Leitungsbahn eines grossflächigen Halbleiterfilms fliessen und sich weiter durch einen externen Stromkreis bewegen. Auf diese Weise wird Licht in ’Grüne’ Energie umgewandelt.

Seit den 70-er Jahren versucht man eine leistungsfähige DSC zu entwickeln. Es gab frühere Versuche, die Kristalle des Titandioxidhalbleiters mit einer Schicht von Chlorophyll zu bedecken. Die Elektronen bewegten sich jedoch nur langsam durch die Farbstoffschicht. Dadurch lag die Leistungsfähigkeit der ersten Solarzellen, die auf diese Art sensibilisiert wurden, ungefähr bei 0,01%.

Dann im Jahr 1988 entdeckte Prof. Michael Grätzel an der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Lausanne, dass dieses Problem mit Hilfe der Nanotechnologie überwunden werden kann. Anstatt einen einzelnen grossen Titandioxidhalbleiter (Titania) zu benutzen, arbeitete er mit einem Schwamm kleiner Partikel. Jede dieser Partikel hatte einen Durchmesser von nur ca. zwanzig Nanometer und war mit einer extrem dünnen Schicht des Farbstoffes bedeckt. Diese Methode vergrößerte mehrfach die wirksame Fläche für das Absorbieren  des Lichts – nun  wurde das Tageslicht leistungsfähig in einen elektrischen Strom umgewandelt.

Weniger als 15 Jahre nachdem der FSZ-Effekt erfolgreich in der Schweiz entwickelt wurde, haben Unternehmen die Technologie DSC produktionsreif gemacht:

• Dyesol (Australia)
• Solaronix (Schweiz)

DSC-Module gibt es in unterschiedlichen Grössen welche miteinander verbunden (z.B. in ein Panel integriert) werden. Die Module können in eine seriell oder parallel verbunden werden. Der Wirkungsgrad liegt bei DSC tiefer als bei Silizium-Solarzellen (etwa bei 60%).