Eine unpassendere Trophäe hätte er wohl nicht bekommen können. Ausgerechnet einen spitzen Siliziumkristall bekam Michael Grätzel am Mittwochabend von der finnischen Staatspräsidentin Tarja Halonen überreicht. Die Skulptur soll den Gipfel der Technik repräsentieren und ist das Symbol des Millennium-Technologiepreises, mit insgesamt 1,1 Millionen Euro einer der höchst dotierten Technikpreise der Welt.

Aber Grätzel bekam den Nobelpreis für Ingenieure gerade dafür verliehen, dass er Silizium überflüssig gemacht hat – zumindest in Solarzellen. Denn seine Technologie, oft als künstliche Photosynthese bezeichnet, kommt ohne das aufwändig herzustellende Halbmetall aus.

Grätzel hat die Farbstoffsolarzelle erfunden. Sie ist so eng mit dem Namen des Schweizer Professors für Chemische Technologie verbunden, dass die meisten sie schlicht als "Grätzel-Zelle" bezeichnen. Sie verspricht nicht nur billige, flexible Solarzellen und damit den endgültigen Durchbruch der Solarenergie, sondern auch Fenster und Möbel, die Strom generieren.

Dabei wurde Grätzel für seinen Weg zunächst vor allem belächelt. "Niemand hat an ihn geglaubt am Anfang, das war einfach zu radikal", sagt Peter Lund, der an der Aalto-Universität in Finnland an Solarzellen forscht . Grätzels Idee: Solarzellen zu verbessern, indem man der Natur abguckt, wie sie Licht in Energie umwandelt. "Ich habe mich immer für die Photosynthese interessiert", sagt Grätzel. "Darum war mein Motto: Wir machen es dem grünen Blatt nach." Eine grundsätzlich andere Herangehensweise als bei herkömmlichen Solarzellen.

Diese bestehen vor allem aus dem Halbleiter Silizium. Trifft Licht darauf, so werden einzelne Atome angeregt und können dann Elektronen abgeben. Die negativ geladenen Teilchen können in der Zelle aber nur in eine Richtung fließen, so dass sie sich auf einer Seite sammeln. Dadurch entsteht ein Gefälle. Verbindet man über einen äußeren Stromkreis nun die beiden Enden der Solarzelle, fließen die Elektronen entlang dieses Pfades auf die andere Seite der Zelle zurück. So produziert die Zelle elektrischen Strom.

Die Stiftung des Millennium Technologie-Preises stellt den Laureaten Michael Grätzel und seine Erfindung vor (Video in englischer Sprache)

Das Silizium erfüllt also zwei Aufgaben: Es liefert die Elektronen und es ist auch das Medium, in dem die Elektronen weitergeleitet werden. "Das hat den Nachteil, dass man diese beiden Eigenschaften nicht einzeln optimieren kann", erklärt Lund. Grätzel gelang es die beiden Funktionen voneinander zu trennen, indem er die Natur nachahmte. Dort nimmt der grüne Blattfarbstoff Chlorophyll die Sonnenenergie auf, gibt die Elektronen dann aber ab. So auch bei Grätzels Farbstoffsolarzellen. Sie bestehen aus porösem Titandioxid, das mit einem Farbstoff überzogen ist. Der Farbstoff wird durch Sonnenlicht angeregt und gibt dann Elektronen an das Titandioxid ab. Darin bewegen sich die Elektronen dann zur Elektrode.

Mit dem neuen Design kommen zahlreiche Vorteile: So können Grätzel-Zellen als einzige Solarzellen vollständig transparent gemacht werden, was sie etwa für Glasfassaden attraktiv macht. Je nachdem welcher Farbstoff gewählt wird, haben sie eine unterschiedliche Färbung. Sie können aber auch komplett farblos sein, wenn sie mit einem Farbstoff hergestellt werden, der nur Licht im infraroten und im ultravioletten Bereich absorbiert. Damit werden Strom erzeugende Fenster möglich.

Hinzu kommt, dass Grätzel-Zellen auch in diffusem Licht Energie erzeugen. Das liegt zum einen daran, dass bei durchsichtigen Solarzellen, Licht von allen Seiten aufgenommen werden kann. "Wir können außerdem durch die Auswahl des Farbstoffes entscheiden, welches Licht am besten absorbiert wird", sagt Grätzel. So ist das Licht an einem wolkigen Tag in den blauen Bereich verschoben. Solarzellen, die einen entsprechenden Farbstoff benutzen, funktionieren dann besonders gut. So könnten Grätzel-Zellen auch das Innere erobern, als Möbelstücke, Lampen ohne Stecker oder energieproduzierende Wand.