DE102014107268A1 - Energy conversion system - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Energieumwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie (durch eine Solarzelle) sowie in Wasserstoff bzw. Sauerstoff aus Wasser mittels eines Photokatalysators. Auf diesem Weg kann auch der hochenergetische Teil des Sonnenspektrums besser ausgenutzt werden.The invention relates to a system for energy conversion of sunlight into electrical energy (by a solar cell) and into hydrogen or oxygen from water by means of a photocatalyst. In this way, the high-energy part of the solar spectrum can be better utilized.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Energieumwandlung von Sonnenlicht, insbesondere Systeme, die Solarzellen enthalten.The present invention relates to the field of energy conversion of sunlight, in particular systems containing solar cells.

Die meisten heutigen photovoltaischen Zellen basieren auf Halbleiter-Siliziummaterial, welches Energie oberhalb der Bandlücke von 1,12 eV bei Raumtemperatur absorbiert. Die Umwandlungseffizienz hängt von der Art des verwendeten Siliziums sowie vom Sonnenspektrum ab. Amorphes α-Silizium ist dabei das am häufigsten verwendet Material, meist aufgrund des günstigeren Preises im Vergleich zu polykristallinem (pc-Si) oder kristallinem (c-Si) Silizium. Die Umwandlungseffizienz ist dabei ungefähr im Bereich von 10–15%Most of today's photovoltaic cells are based on semiconductor silicon material which absorbs energy above the bandgap of 1.12 eV at room temperature. The conversion efficiency depends on the type of silicon used and the solar spectrum. Amorphous α-silicon is the most commonly used material, mostly because of the cheaper price compared to polycrystalline (pc-Si) or crystalline (c-Si) silicon. The conversion efficiency is approximately in the range of 10-15%

Die Effizienz einer Siliziumsolarzelle ist insbesondere dadurch limitiert, dass Silizium keine Photonen mit einer Energie unterhalb der erwähnte Bandlücke absorbieren kann. Somit wird die NIR-Strahlung nur bis zum Bereich von etwa 1100–1200 nm ausgenutzt. Auf der UV-Flanke des sichtbaren Spektrums wird die Effizienz durch thermische Effekte und durch die verminderte Eindringtiefe in das Silizium verringert. Die meisten heutigen Solarzellen verwenden sogar UV-Absorber, um die Lebensdauer der Solarzelle zu vergrößern, so dass der UV-Anteil des Sonnenspektrums häufig gar nicht zur Energieumwandlung ausgenutzt wird.The efficiency of a silicon solar cell is limited in particular in that silicon can not absorb photons with an energy below the mentioned band gap. Thus, the NIR radiation is exploited only up to the range of about 1100-1200 nm. On the UV edge of the visible spectrum, the efficiency is reduced by thermal effects and by the reduced penetration into the silicon. Most of today's solar cells even use UV absorbers to increase the life of the solar cell, so that the UV component of the solar spectrum is often not exploited for energy conversion.

Somit besteht die Notwendigkeit, die bisherigen Systeme hierfür zu verbessern bzw. Alternativen dazu anzubieten, die insbesondere auch einen Teil des UV-Spektums besser ausnutzen.Thus, there is a need to improve the existing systems for this purpose or to offer alternatives to it, in particular better exploit a part of the UV spectrum.

Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Energieumwandlungssystem bereitzustellen. Demgemäß wird ein Energieumwandlungssystem vorgeschlagen, umfassend

  • a) eine Solarzelle sowie
  • b) einen Photokatalysator, mit dessen Hilfe Wasserstoff aus Wasser erzeugt werden kann.
Accordingly, it is an object of the present invention to provide an improved energy conversion system. Accordingly, an energy conversion system is proposed, comprising
  • a) a solar cell as well
  • b) a photocatalyst, by means of which hydrogen can be generated from water.

Die vorliegende Erfindung beruht somit unter anderem auf der Erkenntnis, dass es vorteilhaft ist, den UV-Strahlungsanteil des Sonnenspektrums nicht oder zumindest zum Teil nicht – wie dies bei vielen Anwendungen aus dem Stand der Technik geschieht – mittels Konvertern in niederenergetische Strahlung umzuwandeln und dann in die Solarzelle einzuspeisen, sondern stattdessen anderweitig, d. h. zur Erzeugung von Wasserstoff, auszunutzen.The present invention is thus based inter alia on the finding that it is advantageous not to convert the UV radiation component of the solar spectrum or at least in part - as is the case in many applications from the prior art - by means of converters into low-energy radiation and then into to feed the solar cell, but instead elsewhere, d. H. to generate hydrogen, exploit.

Insbesondere lässt sich durch das erfindungsgemäße System bei den meisten Anwendungen mindestens einer der folgenden Vorteile erreichen:

  • – Die Gesamteffizienz des Systems wird erhöht, da Umwandlungsverluste durch Abwärtskonvertierung der UV-Strahlung vermieden werden bzw. auf UV-Absorber (die energetisch gesehen per Definition keinen Beitrag zur Gesamteffizienz liefern) verzichtet werden kann. Trotzdem erniedrigt sich die Lebensdauer der Solarzelle nicht bzw. nur im geringen Masse. Selbstverständlich kann die Solarzelle weiterhin Konvertermaterialien enthalten, dies ist sogar eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie im folgenden gezeigt werden wird.
  • – Der Aufbau des Energieumwandlungssystems ist trotzdem vergleichsweise einfach, da, wie im folgenden gezeigt werden wird, weiterhin Schichtsysteme verwendet werden können.
  • – Die Tatsache, dass durch das Energieumwandlungssystem Wasserstoff erzeugt wird, hat den Vorteil, dass durch das System vor Ort auch ein speicher- bzw. lagerbarer Energieträger erzeugt wird.
  • – Zudem dient das Wasser auch der Kühlung der Solarzelle, was insbesondere im Sommer die Effizienz der photovoltaischen Stromerzeugung erhöht.
In particular, the system according to the invention can achieve at least one of the following advantages in most applications:
  • The overall efficiency of the system is increased because conversion losses due to down conversion of the UV radiation are avoided or UV absorbers (which by definition do not contribute to the overall energy efficiency) can be dispensed with. Nevertheless, the life of the solar cell is not lowered or only to a small extent. Of course, the solar cell may further contain converter materials, this is even a preferred embodiment of the present invention, as will be shown below.
  • The structure of the energy conversion system is still comparatively simple, since, as will be shown below, layer systems can continue to be used.
  • The fact that hydrogen is generated by the energy conversion system has the advantage that the system also generates a storable or storable energy source on site.
  • - In addition, the water also serves to cool the solar cell, which increases the efficiency of photovoltaic power generation, especially in summer.

Der Term „Wasserstoff” im Sinne der vorliegenden Erfindung soll explizit nicht nur elementarer Wasserstoff bedeuten (obwohl dies eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist), sondern ist im Sinne dieser Erfindung definiert als jede chemische Verbindung, in der Wasserstoff in einer niedrigeren Oxidationsstufe (0 oder –I) vorliegt als in Wasser (+I), d. h. auch Hydride und/oder entsprechende Metallkomplexe bzw. Metallhydride sollen im Sinne dieser Verbindung auch als Wasserstoff verstanden werden, auch wenn der übliche Sprachgebrauch auf dem Gebiet der Chemie ein anderer ist.The term "hydrogen" in the meaning of the present invention is intended to explicitly not only mean elementary hydrogen (although this is a preferred embodiment of the invention), but is defined for the purposes of this invention as any chemical compound in which hydrogen in a lower oxidation state (0 or -I) is present as in water (+ I), d. H. Hydrides and / or corresponding metal complexes or metal hydrides should also be understood as hydrogen in the sense of this compound, even if the common usage in the field of chemistry is different.

Bevorzugt kann der entstehende Wasserstoff je nach Anwendung auch direkt weiter umgesetzt werden, z. B. bei Hydrierungsreaktionen oder zur Bildung von Metallhydriden; dies stellt somit eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar.Preferably, the resulting hydrogen, depending on the application also be implemented directly, z. In hydrogenation reactions or to form metal hydrides; This therefore represents a preferred embodiment of the invention.

Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass mittels des Photokatalysators naturgemäß auch Sauerstoff bzw. entsprechende Sauerstoffverbindungen entstehen, in denen Sauerstoff in einer anderen Oxidationsstufe vorliegt als in Wasser (–II). Dieser Sauerstoff bzw. die entstehenden Verbindungen können natürlich ebenfalls genutzt werden, falls dies vorteilhaft erscheint.It should be noted at this point that by means of the photocatalyst naturally also oxygen or corresponding oxygen compounds are formed in which oxygen is present in a different oxidation state than in water (-II). Of course, this oxygen or the resulting compounds can also be used, if this appears advantageous.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Photokatalysator ein anorganisches Material mit einer Absorptionskante zwischen ≥ 400 und ≤ 700 nm, bevorzugt zwischen ≥ 450 und ≤ 680 und bevorzugt zwischen ≥ 550 und ≤ 650 nm.According to a preferred embodiment, the photocatalyst contains an inorganic material having an absorption edge between ≥ 400 and ≦ 700 nm, preferably between ≥ 450 and ≦ 680 and preferably between ≥ 550 and ≦ 650 nm.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das anorganische Material des Photokatalysators im Bereich zwischen ≥ 1000 nm und ≤ 1200 nm, bevorzugt im Bereich zwischen ≥ 900 nm und ≤ 1300 nm, ferner bevorzugt im Bereich zwischen ≥ 800 nm und ≤ 1400 nm am meisten bevorzugt im Bereich zwischen ≥ 700 nm und ≤ 1500 nm im wesentlichen transparent. Dies hat den Vorteil, dass die Effizienz der Solarzelle nicht durch Absorptionsverluste durch das Material des Photokatalysators vermindert wird. According to a preferred embodiment, the inorganic material of the photocatalyst is in the range between ≥ 1000 nm and ≤ 1200 nm, preferably in the range between ≥ 900 nm and ≤ 1300 nm, more preferably in the range between ≥ 800 nm and ≤ 1400 nm, most preferably in the range between ≥ 700 nm and ≤ 1500 nm is substantially transparent. This has the advantage that the efficiency of the solar cell is not reduced by absorption losses by the material of the photocatalyst.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Photokatalysator zusätzlich mit einem geeigneten zweiten Material versehen ist, insbesondere ein zweites Material, bei dem die Reaktion des Wassers zu Wasserstoff erfolgt. Dieses ist besonders bevorzugt aus der Gruppe der Platinmetalle und deren Legierungen, insbesondere bevorzugt aus Platin, Palladium, Iridium, Rhenium, Ruthenium, Rhodium und Mischungen und/oder Legierungen dieser Materialien.According to a preferred embodiment of the invention, the photocatalyst is additionally provided with a suitable second material, in particular a second material, in which the reaction of the water to hydrogen takes place. This is particularly preferred from the group of platinum metals and their alloys, more preferably from platinum, palladium, iridium, rhenium, ruthenium, rhodium and mixtures and / or alloys of these materials.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Photokatalysator im wesentlichen aus dem beschriebenen anorganischen Material sowie ggf. aus dem zweiten Material.According to a preferred embodiment, the photocatalyst consists essentially of the described inorganic material and optionally of the second material.

Der Term „im wesentlichen” im Sinne dieser Erfindung bedeutet bzw. umfasst insbesondere größer oder gleich 80 (Gewichts-)Prozent, noch bevorzugt größer oder gleich 90 (Gewichts-)Prozent, ferner bevorzugt größer oder gleich 95 (Gewichts-)Prozent sowie am meisten bevorzug größer oder gleich 97 (Gewichts-)Prozent.The term "substantially" for the purposes of this invention means or comprises in particular greater than or equal to 80 (weight) percent, more preferably greater than or equal to 90 (weight) percent, further preferably greater than or equal to 95 (weight) percent, and on most preferably greater than or equal to 97 (weight) percent.

Das erwähnte zweite Material kann wie erwähnt z. B. Platin oder ein anderes Edelmetall sein. Bevorzugt ist dieses auf der Oberfläche des anorganischen Materials z. B. als teilweise die Oberfläche bedeckende Schicht oder in Form von Dots aufgebracht.The mentioned second material can, as mentioned, for. As platinum or another precious metal. This is preferably on the surface of the inorganic material z. B. applied as a partially covering the surface layer or in the form of dots.

Dabei ist bevorzugt, dass die Dots eine durchschnittliche maximale Dicke von ≥ 10 und ≤ 500 nm haben, bevorzugt ≥ 100 und ≤ 400 nm.It is preferred that the dots have an average maximum thickness of ≥ 10 and ≦ 500 nm, preferably ≥ 100 and ≦ 400 nm.

Der Flächenanteil des anorganischen Materials, welches durch das zweite Material abgedeckt wird, beträgt bevorzugt ≥ 5% und ≤ 20%, bevorzugt ≥ 10 und ≤ 15%. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass beide Redoxreaktionen (einmal zum Wasserstoff, einmal zum Sauerstoff) auf optimale Weise stattfinden können.The area ratio of the inorganic material covered by the second material is preferably ≥ 5% and ≦ 20%, preferably ≥ 10 and ≦ 15%. In this way it is ensured that both redox reactions (once to hydrogen, once to oxygen) can take place in an optimal way.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das anorganische Material des Photokatalysators ein Material, ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Ln2MO6:RE, Ln2M2O9:RE, Ln2M3O12:RE, Ln2M4O15:RE, ALnM2O8:RE, und LnMeO4:RE, Ln6MO12 (mit Ln = La, Y, Gd, Lu; M = Mo, W; Me = V, Nb, Ta; A = Li, Na, K, Rb, Cs, RE = eine oder mehrere Seltene Erden, insbesondere Ce, Pr) oder Mischungen daraus. Diese Materialien haben sich in der Praxis bewährt.According to a preferred embodiment, the inorganic material of the photocatalyst comprises a material selected from the group consisting of Ln 2 MO 6 : RE, Ln 2 M 2 O 9 : RE, Ln 2 M 3 O 12 : RE, Ln 2 M 4 O 15 : RE, ALnM 2 O 8 : RE, and LnMeO 4 : RE, Ln 6 MO 12 (where Ln = La, Y, Gd, Lu; M = Mo, W; Me = V, Nb, Ta; A = Li, Na , K, Rb, Cs, RE = one or more rare earths, in particular Ce, Pr) or mixtures thereof. These materials have proven themselves in practice.

Bevorzugt besteht das anorganische Material des Photokatalysators im wesentlichen aus den oben genannten Materialien.The inorganic material of the photocatalyst preferably consists essentially of the abovementioned materials.

Die Solarzelle des Energieumwandlungssystems ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ausgewählt aus den folgen Materialen bzw. Systemen:

  • – Silizium-Solarzellen, insbesondere auf Basis von α-Si, pc-Si, c-Si
  • – CuIn(S,Se)2-Solarzellen (CIS-Solarzellen)
  • – (Al,Ga)As-Solarzellen
  • – sogenannte „Grätzelzellen” (elektrochemische Solarzellen, insbesondere auf Basis von TiO2-Nanopartikeln + Ru2+-Komplexen und einem Redoxmediator, wie z. B. KI3/KI + I2
  • – Kugelelement-Solarzellen
The solar cell of the energy conversion system is selected according to a preferred embodiment of the following materials or systems:
  • - Silicon solar cells, in particular based on α-Si, pc-Si, c-Si
  • - CuIn (S, Se) 2 solar cells (CIS solar cells)
  • - (Al, Ga) As solar cells
  • So-called "Grätzel cells" (electrochemical solar cells, in particular based on TiO 2 nanoparticles + Ru 2+ complexes and a redox mediator, such as, for example, KI 3 / KI + I 2
  • - Ball element solar cells

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Photokatalysator im Weg es einfallenden Lichtes vor der Solarzelle angeordnet. Auf diesem Weg kann der Photokatalysator die Solarzelle vor UV-Strahlung zumindest teilweise schützen, in dem er diese absorbiert und sinnvoll verwendet.According to a preferred embodiment of the invention, the photocatalyst is arranged in the path of incident light in front of the solar cell. In this way, the photocatalyst can protect the solar cell from UV radiation at least partially, in which he absorbs and makes good use of it.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind sowohl Photokatalysator und Solarzelle schichtförmig angeordnet mit einer Wasserschicht zwischen diesen beiden. Dies ermöglicht eine einfache und kompakte Bauweise des erfindungsgemäßen Systems.According to a preferred embodiment, both the photocatalyst and the solar cell are arranged in layers with a water layer between the two. This allows a simple and compact design of the system according to the invention.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das System zusätzlich einen Konverter, welcher in der Lage ist zumindest teilweise UV-Strahlung in niederenergetische Strahlung umzuwandeln. Dieser Konverter ist bevorzugt im Weg des einfallenden Lichts hinter der Solarzelle angeordnet.According to a preferred embodiment of the invention, the system additionally comprises a converter which is capable of at least partially converting UV radiation into low-energy radiation. This converter is preferably arranged in the path of the incident light behind the solar cell.

Dies hat sich als praktisch erwiesen, da so UV-Licht, welches nicht vom Photokatalysator verwendet und dadurch absorbiert wurde trotzdem zur Energieumwandlung benutzt werden kann.This has proven to be practical since UV light, which was not used by the photocatalyst and thus absorbed, can nevertheless be used for energy conversion.

Bevorzugt umfasst der Konverter folgende Materialen sowie besteht ggf. im wesentlichen daraus:
EVA-Polymere, d. h. Copolymer aus Ethylen-Vinylacetat als Matrixmaterial, sowie POM, PMMA, PS, PC-Polymere, wobei alle diese Polymere mit geeigneten anorganischen Materialien, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe enthaltend SrF2:Er, YF3:Er, YF3:Yb,Er, NaYF4:Yb,Er, BaY2F8:Yb,Er, YOCl:Yb,Er Y2O2S:Yb,Er, Y2O2S:Yb,Tm oder deren Mischungen versehen sind.Preferably, the converter comprises the following materials, and possibly consists essentially thereof:
EVA polymers, ie copolymer of ethylene-vinyl acetate as matrix material, and POM, PMMA, PS, PC polymers, all of which polymers containing suitable inorganic materials, in particular selected from the group consisting of SrF 2 : Er, YF 3 : Er, YF 3 : Yb, Er, NaYF 4 : Yb, Er, BaY 2 F 8 : Yb, Er, YOCl: Yb, Er Y 2 O 2 S: Yb, Er, Y 2 O 2 S: Yb, Tm or mixtures thereof are.

Die vorgenannten sowie die beanspruchten und in den Ausführungsbeispielen beschriebenen erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so dass die in dem Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.The above-mentioned and the claimed components to be used according to the invention described in the exemplary embodiments are not subject to special conditions of size, shape, material selection and technical design, so that the selection criteria known in the field of application can be used without restriction.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen.Further details, features and advantages of the subject matter of the invention will become apparent from the subclaims and from the following description of the drawings.

In den Figuren zeigenIn the figures show

1 eine sehr schematische ausschnittsweise Querschnittsansicht durch ein System gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; sowie 1 a very schematic fragmentary cross-sectional view through a system according to an embodiment of the invention; such as

2 ein Absorptionsspektrum eines als anorganisches Material für einen erfindungsgemäßen Photokatalysator verwendbares Material. 2 an absorption spectrum of a material usable as an inorganic material for a photocatalyst according to the present invention.

1 zeigt sehr schematische ausschnittsweise Querschnittsansicht durch ein Silizium-Kohlenstoff-Material 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Gemäß 1 umfasst das System einen Photokatalysator 10 in Form einer Schichtkeramik, die ggf. mit Platin-Dots (in der Figur nicht gezeigt) versehen ist. 1 shows very schematic partial cross-sectional view through a silicon-carbon material 1 according to an embodiment of the invention. According to 1 The system includes a photocatalyst 10 in the form of a layered ceramic, which is optionally provided with platinum dots (not shown in the figure).

Im Weg des einfallenden Lichtes (in 1 von oben) hinter dem Photokatalysator 10 befindet sich eine Solarzelle 20, wobei zwischen Photokatalysator 10 und Solarzelle 20 eine Schicht Wasser 15 vorgesehen ist. Die Solarzelle verfügt oben und unten über Kontakte 21, 22 zum Abgreifen des entstehenden Stroms. Im Weg des einfallenden Lichtes hinter der Solarzelle 20 ist ein Konverter 30 angeordnet, dahinter ein Reflektor 40.In the path of the incoming light (in 1 from above) behind the photocatalyst 10 there is a solar cell 20 , wherein between photocatalyst 10 and solar cell 20 a layer of water 15 is provided. The solar cell has contacts at the top and bottom 21 . 22 for tapping the resulting current. In the path of the incoming light behind the solar cell 20 is a converter 30 arranged behind it a reflector 40 ,

Wenn nun Licht auf das System trifft, wird UV und/oder blaues Licht vom Photokatalysator 10 absorbiert und dabei Wasser aus der Wasserschicht 15 gespalten. Der entstehende Wasserstoff ist in Wasser so gut wie nicht löslich und kann somit einfach abgegriffen werden. Auch der entstehende Sauerstoff löst sich nur kaum in Wasser und kann somit auf einfache Weise entfernt werden.When light hits the system, UV and / or blue light from the photocatalyst becomes 10 absorbs water from the water layer 15 split. The resulting hydrogen is virtually insoluble in water and thus can easily be tapped. The resulting oxygen dissolves only barely in water and can thus be easily removed.

Der übrige Teil des Sonnenspektrums fällt auf die Solarzelle, wobei Strom entsteht. Der Teil des UV-Lichts, der nicht vom Photokatalysator 10 absorbiert und zur Wasserspaltung eingesetzt wurde, wird ggf. vom Konverter 30 in niederenergetisches Licht umgewandelt und fällt entweder direkt in die Solarzelle ein oder wird vom Reflektor 40 reflektiert.The rest of the solar spectrum falls on the solar cell, generating electricity. The part of the UV light that is not from the photocatalyst 10 absorbed and used for water splitting, if necessary, from the converter 30 converted into low-energy light and either falls directly into the solar cell or is from the reflector 40 reflected.

2 zeigt ein Absorptionsspektrum von KYW2O8:Ce:Tb, welches als anorganisches Material für den Photokatalysator 10 geeignet ist. Das Tb3+ sorgt dabei für die Absorptionsbanden ab ca. 1700 nm. 2 Fig. 10 shows an absorption spectrum of KYW 2 O 8 : Ce: Tb, which is used as an inorganic material for the photocatalyst 10 suitable is. The Tb 3+ ensures the absorption bands from about 1700 nm.

Man sieht deutlich die scharfe Absorptionskante im Bereich von ca. 620 nm, die insbesondere auf das Cer zurückzuführen ist, sowie dass das Material im Bereich von 700 bis 1500 im wesentlichen transparent ist. Somit kann insbesondere das sichtbare Licht des Sonnenspektrums ungehindert den Photokatalysator passieren, ohne vom anorganischen Material absorbiert zu werden.It can be seen clearly the sharp absorption edge in the range of about 620 nm, which is due in particular to the cerium, and that the material in the range of 700 to 1500 is substantially transparent. Thus, in particular, the visible light of the solar spectrum can pass unimpeded through the photocatalyst without being absorbed by the inorganic material.

Die einzelnen Kombinationen der Bestandteile und der Merkmale von den bereits erwähnten Ausführungen sind exemplarisch; der Austausch und die Substitution dieser Lehren mit anderen Lehren, die in dieser Druckschrift enthalten sind mit den zitierten Druckschriften werden ebenfalls ausdrücklich erwogen. Der Fachmann erkennt, dass Variationen, Modifikationen und andere Ausführungen, die hier beschrieben werden, ebenfalls auftreten können, ohne von dem Erfindungsgedanken und dem Umfang der Erfindung abzuweichen.The individual combinations of the components and the features of the already mentioned embodiments are exemplary; the exchange and substitution of these teachings with other teachings contained in this document with the references cited are also expressly contemplated. Those skilled in the art will recognize that variations, modifications and other implementations described herein may also occur without departing from the spirit and scope of the invention.

Entsprechend ist die obengenannte Beschreibung beispielhaft und nicht als beschränkend anzusehen. Das in den Ansprüchen verwendetet Wort umfassen schließt nicht andere Bestandteile oder Schritte aus. Der unbestimmte Artikel „ein” schließt nicht die Bedeutung eines Plurals aus. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Maße in gegenseitig verschiedenen Ansprüchen rezitiert werden, verdeutlicht nicht, dass eine Kombination von diesen Maßen nicht zum Vorteil benutzt werden kann. Der Umfang der Erfindung ist in den folgenden Ansprüchen definiert und den dazugehörigen Äquivalenten.Accordingly, the above description is illustrative and not restrictive. The word used in the claims does not exclude other ingredients or steps. The indefinite article "a" does not exclude the meaning of a plural. The mere fact that certain measures are recited in mutually different claims does not make it clear that a combination of these measures can not be used to the advantage. The scope of the invention is defined in the following claims and the associated equivalents.

Claims (9)

Energieumwandlungssystem umfassend a) eine Solarzelle sowie b) eine Photokatalysator, mit dessen Hilfe Wasserstoff aus Wasser erzeugt werden kann.Comprising energy conversion system a) a solar cell as well b) a photocatalyst, by means of which hydrogen can be generated from water. System nach Anspruch 1, wobei der Photokatalysator ein anorganisches Material mit einer Absorptionskante zwischen ≥ 550 und ≤ 650 enthält.The system of claim 1, wherein the photocatalyst comprises an inorganic material having an absorption edge between ≥550 and ≤650. System nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Photokatalysator ein anorganisches Material enthält, welches im Bereich zwischen ≥ 1000 nm und ≤ 1200 nm im wesentlichen transparent ist.The system of claim 1 or 2, wherein the photocatalyst comprises an inorganic material which is substantially transparent in the range between ≥ 1000 nm and ≤ 1200 nm. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Photokatalysator ein Material umfasst, ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Ln2MO6:RE, Ln2M2O9:RE, Ln2M3O12:RE, Ln2M4O15:RE, ALnM2O8:RE, und LnMeO4:RE, Ln6MO12 (mit Ln = La, Y, Gd, Lu; M = Mo, W; Me = V, Nb, Ta; A = Li, Na, K, Rb, Cs, RE = eine oder mehrere Seltene Erden, insbesondere Ce, Pr) oder Mischungen darausA system according to any one of claims 1 to 3, wherein the photocatalyst comprises a material selected from the group consisting of Ln 2 MO 6 : RE, Ln 2 M 2 O 9 : RE, Ln 2 M 3 O 12 : RE, Ln 2 M 4 O 15 : RE, ALnM 2 O 8 : RE, and LnMeO 4 : RE, Ln 6 MO 12 (where Ln = La, Y, Gd, Lu, M = Mo, W; Me = V, Nb, Ta, A = Li, Na, K, Rb, Cs, RE = one or more rare earths, in particular Ce, Pr) or mixtures thereof System nach einem Ansprüche 1 bis 4, wobei der Photokatalysator im Weg des einfallenden Lichtes vor der Solarzelle angeordnet ist.System according to one of claims 1 to 4, wherein the photocatalyst is arranged in the path of the incident light in front of the solar cell. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Solarzelle ausgewählt ist aus der Gruppe enthaltend: – Silizium-Solarzellen, insbesondere auf Basis von α-Si, pc-Si, c-Si – CuIn(S,Se)2-Solarzellen (CIS-Solarzellen) – (Al,Ga)As-Solarzellen – sogenannte „Grätzelzellen” (elektrochemische Solarzellen, insbesondere auf Basis von TiO2-Nanopartikeln + Ru2+-Komplexen und einem Redoxmediator, wie z. B. KI3/KI + I2 – Kugelelement-SolarzellenSystem according to one of claims 1 to 5, wherein the solar cell is selected from the group comprising: - silicon solar cells, in particular based on α-Si, pc-Si, c-Si - CuIn (S, Se) 2 solar cells ( CIS solar cells) - (Al, Ga) As solar cells - so-called "Grätzel cells" (electrochemical solar cells, in particular based on TiO 2 nanoparticles + Ru 2+ complexes and a redox mediator, such as, for example, KI 3 / KI + I 2 - Ball element solar cells System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das System zusätzlich einen Konverter umfasst, welcher in der Lage ist zumindest teilweise UV-Strahlung in niederenergetische Strahlung umzuwandeln.The system of any one of claims 1 to 6, wherein the system additionally comprises a converter capable of at least partially converting UV radiation to low energy radiation. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Konverter im Weg des einfallenden Lichtes hinter der Solarzelle angeordnet ist.System according to one of claims 1 to 7, wherein the converter is arranged in the path of the incident light behind the solar cell. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Konverter EVA-Polymere, d. h. Copolymer aus Ethylen-Vinylacetat als Matrixmaterial, sowie POM, PMMA, PS, PC-Polymere, die mit geeigneten anorganischen Materialien, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe enthaltend SrF2:Er, YF3:Er, YF3:Yb,Er, NaYF4:Yb,Er, NaYF4:Yb,Tm, BaY2F8:Yb,Er, YOCl:Yb,Er, Y2O2S:Yb,Er, Y2O2S:Yb,Tm oder deren Mischungen oder einem anderen Yb,Er bzw. Yb,Tm co-aktivierten Up-Converter versehen sind, umfasst oder im wesentlichen daraus besteht.System according to one of claims 1 to 8, wherein the converter EVA polymers, ie copolymer of ethylene-vinyl acetate as matrix material, and POM, PMMA, PS, PC polymers, with suitable inorganic materials, in particular selected from the group containing SrF 2 : Er, YF 3 : Er, YF 3 : Yb, Er, NaYF 4 : Yb, Er, NaYF 4 : Yb, Tm, BaY 2 F 8 : Yb, Er, YOCl: Yb, Er, Y 2 O 2 S: Yb, Er, Y 2 O 2 S: Yb, Tm or mixtures thereof or any other Yb, Er or Yb, Tm co-activated up-converter, comprises or consists essentially thereof.
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