© Michigan State UniversityDie Zukunft der Stromerzeugung? Transparente Solarzellen.
East Lansing (U.S.A.). Forscher der Michigan State University in East Lancing haben ein völlig neues Konzept für transparente Solarzellen vorgestellt. Bisher galt es als unrealisierbar, solche transparenten Solarzellen herzustellen. Der Grund dafür sind sich zwei gegenseitig ausschließbare Prinzipien: Photovoltaik wandelt ein Teil des Lichtspektrums in Strom um. Dieser Teil fehlt anschließend dem menschlichen Auge. Solche Solarzellen nennt man semitransparente Solarzellen. Bei steigender Transparenz wurde der Wirkungsgrad jedoch immer geringer, bis er bei vollständiger Transparenz letztendlich auf Null sank.
Die Forscher haben sich bei der Entwicklung der transparenten Solarzelle auf einen Teil des Lichtspektrums konzentriert, der vom menschlichen Auge ohnehin nicht wahrgenommen wird. So konnten sie einen Solarkonzentrator entwickeln, der auf einer Fensterscheibe platziert wird, Strom erzeugt und dabei für das menschliche Auge völlig unsichtbar ist. “„Niemand will hinter gefärbtem Glas sitzen “, Richard Lunt, Professor für chemische Verfahren und Materialwissenschaften und Leiter des Projekts der Michigan State University.
Organische Salzmoleküle als Schlüssel zur Transparenz
Die photovoltaisch aktive Schicht haben die Forscher aus kleinen organischen Slazmolekülen kreiert. Diese absorbieren den Teil des Lichtspektrums, der dem menschlichen Auge im Normalfall verborgen bleibt. “Wir können dieses Material anpassen und nur das ultraviolette und das nahe infrarote Licht einfangen, so dass dann die anderen Wellenlängen des Lichtspektrums in infrarot glühen”, erklärt Professor Lunt. “Dieses glühende infrarote Licht wird zum Rand der organischen Schicht geleitet, wo es in dünnen Streifen anderer Solarzellen in Strom umgewandelt wird. Weil die Materialien nicht das Licht im sichtbaren Spektrum absorbieren, erscheinen sie für das menschliche Auge als durchsichtig.”
Transparente Solarzellen bietet viele Vorteile - aber auch Nachteile
Einer der Vorteile der neuen transparenten Solarzellen ist ihre hohe Flexibilität. Obwohl die Entwicklung noch in den Kinderschuhen steckt, können die transparenten Solarzellen mit geringen Kosten im industriellen Maßstab produziert warden. Zudem bietet die Transparenz ein hohes Maß an Einsatzmöglichkeiten: Ob Glasfassade an Wolkenkratzer oder Laptop- und Handydisplays - die Möglichkeiten sind nahezu unbegrenzt.
Jedoch müssen die Forscher noch ein ganzen Stück Arbeit leisten um die transparenten Solarzellen effizienter zu Machen. Der Wirkungsgrad liegt derzeit bei nur etwa einem Prozent. Die Forscher hoffen, diesen in Zukunft auf etwa fünf Prozent steigern zu können. Damit liegen die transparenten Solarzellen zwar immer noch weit unter dem Wirkungsgrad normaler Solarzellen, aber die vollständige Transparenz ist ein Vorteil, welcher größer als der Nachteil des geringen Wirkungsgrades ist.
Kommentar: Obwohl eine interessante Entwicklung, sollte man doch die Relationen hier etwas ins rechte Licht rücken, denn z.B. ein Handydisplay damit auszustatten hört sich zwar gut an, einen echten Nutzen bringt das jedoch nicht.
Der durchschnittliche Wirkungsgrad einer normalen Solarzelle liegt derzeit bei rund 15%. Eine Zelle mit der Größe eines Smartphone Displays liefert rund 1 Volt mit 200 Milliampere. Sollte man es schaffen, die im Artikel erwähnten 5% zu erreichen, so würde diese Art der Solarzelle für das Smartphone rund 0,3 Volt mit 66 Milliampere liefern. Ein Akku eines Samsung S3 hat 3,7 Volt bei einer Leistung von 2100 Milliampere.
Eine solche Solarzelle würde demnach rund 350 Stunden oder 2 Wochen benötigen, um den Akku zu laden, bei praller Sonneneinstrahlung rund um die Uhr. Realistisch gesehen, bei normaler Nutzung und normalem Lichteinfall, würde diese Zelle 90% ihrer Zeit niemals genug Strom liefern, um überhaupt einen Ladevorgang zu beginnen. Somit ist sie völlig nutzlos und liefert, wenn überhaupt, vielleicht eine Akkuladung pro Jahr. Das Gleiche gilt übrigens für Laptops.
Nette Idee, aber an Nutzlosigkeit kaum zu überbieten.