Solarzellen im Regen

Aus der Solar-Forschung: Neue Solar­zellen sind Multi­ta­lente

Stefan Stüllein

Unser Autor:

Neue Solar­zellen, die auch bei Regen Strom erzeugen? Kein Witz! Dank inten­siver wissen­schaft­licher Forschung ist es heute tatsächlich möglich, auch bei Regen­wetter Solar­strom zu gewinnen. Um die Abhän­gigkeit der Solar­strom­erzeugung von der aktuellen Wetterlage zu reduzieren und die regene­rative Energie­ge­winnung weiter voran zu bringen, haben Wissen­schaftler in den letzten Jahren Solar­zellen entwi­ckelt, in denen durch auftref­fende Regen­tropfen Energie erzeugt werden kann. Noch bringen klassische Silizi­um­so­lar­zellen aller­dings deutlich mehr Leistung.

In China, genauer gesagt an der Ocean University of China Quingdao und der Yunnan Normal University in Kunming, entwi­ckelte ein Forscherteam vor zwei Jahren neue Solar­zellen, die nicht nur durch Sonnen­licht, sondern auch durch auftref­fende Regen­tropfen zur Strom­pro­duktion angeregt werden.[1] Dazu wurden herkömm­liche Solar­zellen mit einem hauch­feinen trans­pa­renten Film aus Graphen beschichtet. Graphen besitzt außer­ge­wöhn­liche Fähig­keiten, denn es ist elektrisch leitfähig und reich an Elektronen. Wissen­schaftler der Soochow University im chine­si­schen Suzhou verfolgten 2018 einen zweiten Ansatz:[2] Sie vereinten eine herkömm­liche Solar­zelle auf besondere Weise mit einem sogenannten tribo­elek­tro­ni­schen Nanoge­ne­rator (kurz: TENG). Der Nanoge­ne­rator lädt sich durch Regen­tropfen elektrisch auf. Forscher der Pekinger Univer­sität für Wissen­schaft und Technik hatten den TENG erst vor zwei Jahren entscheidend weiterentwickelt.[3] Den Pekinger Wissen­schaftlern war es gelungen, einen extrem elastisch und vielseitig formbaren Nanoge­ne­rator zu entwi­ckeln, der in beinahe belie­biger Form produ­ziert und genutzt werden kann.[4]

Mit der Sandwich-Methode zu tragbaren Solar­zellen?

Die in Suzhou herge­stellte Solar­zelle kannst du dir daher als eine Art Sandwich aus Silizi­um­kristall mit einer trans­pa­renten Zwischenlage aus einem leitfä­higen Kunst­stoff und einer Schicht aus einer Silikon­va­riante vorstellen. Darin nutzen die Solar­zelle und der TENG die Kunst­stofflage als Elektrode. In die Kunst­stoff- und Silikon­schicht sind außerdem Rillen geprägt. Fallen Regen­tropfen darauf und fließen an der Oberfläche entlang, wird durch die Reibung geringe statische elektrische Ladung erzeugt. Durch die gerillte Oberfläche kann außerdem mehr Licht in das Panel reflek­tiert werden.[5] Das Forscherteam aus Suzhou hat mit dieser Erfindung noch viel vor. So möchte man aus den kosten­güns­tigen und leicht­ge­wich­tigen neuen Solar­zellen als nächstes Fasern für Jacken anfer­tigen, mit denen tragbare Elektronik aufge­laden werden könnte.

Alle Möglich­keiten nutzen, um Energie aus regene­ra­tiven Energie­quellen zu gewinnen

Von den chine­si­schen Forschungs­an­sätzen bin ich wirklich begeistert. Aller­dings ist der Strom­ertrag der neuen Solar­zellen derzeit noch deutlich geringer als der herkömm­licher Silizi­um­so­lar­zellen – sogar bei schlechtem Wetter. Hier ist die Wissen­schaft weiter gefragt, den Wirkungsgrad zu steigern und die Abhän­gigkeit der Solar­strom­erzeugung von der Sonnen­ein­strahlung damit messbar zu verringern. Ich bin zuver­sichtlich, dass das eines Tages gelingt – schließlich ist es häufig so, dass Leistung und Wirkungsgrad bei neuen Erfin­dungen noch gering sind. Im Sinne der Energie­wende sollten wir aber schon heute neue Wege gehen und keine Möglichkeit ungenutzt lassen, um Energie aus möglichst vielen regene­ra­tiven Energie­quellen zu gewinnen.

Euer Stefan

Quellen:

[1] A Sun and Rain Bi-Triggering Solar Cell in: Angewandte Chemie, Nr. 10/2016, 1. April 2016
[2] ACS Nano, Nr. 12/2018, pp 2893–2899, 14. Februar 2018
[3] Scinexx.de
[4] Phys.org
[5] Süddeutsche Zeitung, 23. Mai 2018

 

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