Solarzellen passen sich Sonnenlicht an

US-Wissenschafter haben ein Photovoltaik-Gerät entwickelt, das mithilfe einer schaltbaren Absorberschicht dynamisch auf Sonnenlicht reagiert und darüber hinaus auch noch hohe Wirksamkeitsgrade erzielt. Materialen mit wechselnden Absorptionseigenschaften können für Solarzellen verwendet werden, um einerseits Energie zu sparen und andererseits den Komfort in Gebäuden zu erhöhen. 

Geringer Wirkungsgrad bei transparenten Solarzellen

Bisher gab es entweder semi transparente, oder transparente Solarzellen. Semi transparente Module wandeln einen Teil des Lichtspektrums in Strom um und geben den anderen in Form von abgedunkeltem oder farbigem Licht weiter. Versuche, diese Module bei gleichbleibendem Wirkungsgrad transparenter zu machen, scheitern. Je höher die Transparenz, desto geringer ist der Wirkungsgrad.

Transparente Module werden später von Wissenschaftern der Michigan State University entwickelt und nutzen nur den infraroten und ultravioletten Teil des Lichtspektrums. Sie bleiben für das menschliche Auge durchsichtig und bieten daher viele Anwendungsmöglichkeiten, wie zum Beispiel als Glasfassade an Wolkenkratzern. Der große Nachteil ist allerdings der Wirkungsgrad von derzeit nur einem Prozent.

Hoher Wirkungsgrad durch Wechsel zwischen beiden Zuständen

Natürlich haben beide Arten von Solarzellen Nachteile. Auf der einen Seite wünschen wir uns genügend Sonne um uns Wohl zu fühlen, auf der anderen Seite möchten wir die Vorteile der Sonne nutzen, um daraus Energie zu gewinnen. Aber wer möchte schon den ganzen Tag vor halb verdunkelten oder gefärbten Fenstern sitzen? In den USA haben die Wissenschafter des Labors für erneuerbare Energien (NREL) es geschafft, dass Solarzellen zwischen beiden Zuständen wechseln können und dabei einen Wirkungsgrad von 11,3 Prozent erreichen.

Thermochromische Fenster als Lösung

Für die neue Technologie werden fortschrittliche Werkstoffe wie Perowskit und einwandigem Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwendet. Das Solarmodul reagiert auf Wärme und wechselt von durchsichtig in einen getönten Zustand. Sobald das Fenster also dunkler wird, gewinnt es Energie. Der Farbwechsel geschieht durch Moleküle (Methylamin), welche reversibel aufgenommen werden, wenn sie von der Solar Energie aufgeheizt werden. Scheint die Sonne mal nicht, kühlen die Fenster aus und scheinen durchsichtig. 

Viel Sonne: Solar-Fenster dunkeln selbst ab

Lance Wheeler und Robert Tenent, der Programm-Leiter für Fenster-Technologie bei NREL und der Co-Autor der wissenschaftlichen Arbeit nutzen ihre Erkenntnisse, um ein neues Produkt auf den Markt zu bringen: SwitchGlaze. Wheeler ist überzeugt, dass die Technologie auch für „Bordelektronik“ wie etwa Ventilatoren, Regensensoren oder Motoren fürs Öffnen und Schließen der Fenster verwendet werden kann. Der wissenschaftliche Wirksamkeitsnachweis wurde in Nature Communications veröffentlicht und kann über diesen Link (PDF) heruntergeladen werden.