Künstliches Ahornblatt produziert Solarstrom

So sammelt das Ahornblatt Sonnenlicht ein (Bild: Journal of Photonics for Energy)

Kyoto/Boulder (pte014/19.08.2024/12:30) - Ein Konzentrator in Form eines Ahornblattes verspricht, künftig Solarstrom zu erzeugen. Entwickelt hat ihn ein Forscherteam vom Institut für Biotechnologie an der Ritsumeikan-Universität ( https://en.ritsumei.ac.jp/ ). Der Konzentrator soll endlich die Leistung bringen, die sich die Wissenschaft seit langem erträumt. Denn seit ihrer Erfindung 1978 lassen lumineszierende Solarkonzentratoren die Solarforschern rätseln, wie sie Sonnenlicht effektiver in elektrischen Strom umwandeln können als herkömmliche Zellen. Doch bisher haperte es an Materialien. Das kann sich jetzt dank des künstlichen Ahornblattes ändern. Die neue Art der Solarstromproduktion hat das japanische Team kürzlich in der Fachzeitschrift "Journal of Photonics for Energy" ( https://www.spiedigitallibrary.org/journals/journal-of-photonics-for-energy # _=_) vorgestellt.

Ideale Lösung für Mitteleuropa

Solarkonzentratoren dieser Art fangen das gesamte Spektrum des Sonnenlichts ein, wandeln es auf Grund des Lumineszenz-Effekts in Licht einer anderen Wellenlänge um und konzentrieren es dann auf konventionelle Solarzellen mit kleiner Fläche. Anders als Konzentrator-Solarzellen, die ausschließlich klares Sonnenlicht nutzen, ermöglicht die Lumineszenz-Variante die Nutzung diffusen Lichts, das bei mäßig bewölktem Himmel auf die Erde fällt, wie es in Mitteleuropa oft der Fall ist. Solarzellen dieser Art produzieren sogar in der Dämmerung noch Strom.

Das lumineszierende Material besteht aus einer Platte, meist aus Kunststoff. Sie emittiert das eingefangene Licht an den Kanten, also um 90 Grad versetzt zur Oberfläche der Platte. Dort angebrachte winzige Solarzellen produzieren den Strom. Die Ahornblatt-Form mit eingebetteten Lichtleitern konzentriert das umgewandelte Sonnenlicht, sodass die Solarzellen besser bedient werden, die Stromerzeugung also zunimmt.

Praxistaugliche Effizienz

"Das ist ein kreativer Ansatz, der das Konzept der lumineszierenden Solarkonzentratoren vorantreibt, um Sonnenlicht effektiv auf benachbarte photovoltaische Geräte zu lenken", lobt Sean Shaheen, Professor für Ingenieurwesen und Physik an der University of Colorado ( https://www.colorado.edu/ ) die Entwicklung seiner japanischen Kollegen. "Durch die Kombination von skalierbaren, bio-inspirierten Designs mit Verbesserungen in der optischen Technik haben die Autoren die Effizienz ihrer Geräte auf das Niveau gesteigert, das für den praktischen Einsatz erforderlich ist."

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