Hybridsolarzelle liefert auch nachts Strom

Funktionsprinzip der Hybridzelle aus Barcelona (Illustration: eebe.upc.edu)

Barcelona (pte017/25.09.2024/11:30) - Ein Team um Kasper Moth-Poulsen von der Ingenieurschule Barcelona ( https://eebe.upc.edu/en ) hat eine Hybridzelle entwickelt, die einen Teil der Sonnenstrahlen in Form von chemischer Energie speichert. Diese lässt sich folglich als elektrischer Strom mithilfe eines Thermoelements nach Sonnenuntergang nutzen.

Verluststrahlung genutzt

Die Hybridzelle besteht aus zwei Etagen. Oben befindet sich ein System namens "MOST", darunter eine konventionelle Silizium-Solarzelle, die wie üblich einen Teil des Sonnenlichtspektrums direkt in Strom verwandelt. MOST verwertet Photonen, die von der Solarzelle nicht genutzt werden können und normalerweise verlorengehen. Und MOST fängt diese Strahlung auf und lässt nur den photovoltaisch nutzbaren Teil des Sonnenlichts passieren.

MOST besteht aus organischen Molekülen, die sich aus Allerweltselementen wie Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff aufbauen, also sehr preiswert sind. Sie verändern unter dem Einfluss der hochenergetischen Photonen ihre Struktur und verhindern gleichzeitig, dass sich die darunterliegende Solarzelle erwärmt. Die Temperaturreduzierung liegt bei acht Grad Celsius. Das bedeutet für die Solarzelle den Erhalt eines hohen Wirkungsgrads - dieser sinkt umso mehr, je wärmer sie wird.

Entwicklung geht weiter

Bei den Wirkungsgraden ist noch Luft nach oben. MOST kommt auf 2,3 Prozent, die Solarzelle auf 12,6 Prozent. So werden gerade einmal 14,9 Prozent des Sonnenlichts in Strom umgewandelt. Doch es handelt sich um die weltweit erste Hybridzelle dieser Art, sodass erhebliche Verbesserungen beim Wirkungsgrad zu erwarten sind. MOST könnte beispielsweise transparenter werden, sodass mehr nutzbares Sonnenlicht auf die Siliziumzelle fällt. Oder die Zusammensetzung des organischen Speichermaterials für mehr Einfang hochenergetischer Photonen könnte geändert werden.

Gelingt es den Wissenschaftlern, den Wirkungsgrad vor allem des MOST-Systems zu erhöhen, dann würde die Hybridzelle zur ernsthaften Konkurrenz von Batterien, die genutzt werden, um wetterbedingte Stromlücken zu überbrücken. Diese sind teuer und enthalten problematische Werkstoffe wie Blei oder Kobalt.

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