Organische Solarzellen Fensterfolie erzeugt Strom

Mit organischen Solarzellen haben Forscher eine Fensterfolie geschaffen, die Energie aus Sonnenlicht gewinnt - und gleichzeitig Gebäude vor Wärme schützt. So funktioniert der Prototyp.

Eine Frau zeigt flexible organische Solarmodule (Symbolbild)
REUTERS

Eine Frau zeigt flexible organische Solarmodule (Symbolbild)


Die Sonne strahlt durchs Fenster, im Haus staut sich die Hitze. In solchen Momenten lässt man die Jalousien herunter und schaltet vielleicht auch noch die Klimaanlage ein. Doch bald gibt es vielleicht eine raffiniertere Lösung für von der Sonne aufgeheizte Gebäude.

Wissenschaftlicher aus China haben nämlich ein Material für Fensterscheiben entwickelt, mit dem sich aus Sonnenstrahlen Strom erzeugen lässt. Gleichzeitig hält die Folie Wärme ab und lässt trotzdem noch Licht ins Haus, berichten die Forscher im Fachmagazin "Joule".

Die von vielen Hausdächern bekannten Solarzellen aus Silizium eignen sich meist nicht für eine unauffällige Integration in Gebäudefassaden, obwohl sie inzwischen relativ günstig sind und gut funktionieren. "Sie sehen klobig aus und sind schwer", sagt Hin-Lap Yip von der South China University of Technology. Eine Alternative ist die sogenannte organische Fotovoltaik.

Diese Solarzellen bestehen aus Kohlenwasserstoffverbindungen und werden auch als Plastiksolarzellen bezeichnet. Ihr Wirkungsgrad ist noch nicht so gut wie der von Siliziumkollektoren, dafür lassen sich die Zellen als leichte, halbtransparente Folien produzieren. "Sie sind perfekt, um Fenster in elektrische Generatoren zu verwandeln und sie gleichzeitig als Dämmstoff zu nutzen", so die Forscher.

Drei Funktionen, eine Folie

Die Herausforderung der Wissenschaftler bestand darin, eine Balance hinzubekommen zwischen

  • der Menge Licht, die reflektiert werden soll, damit sich das Gebäude nicht zu stark erhitzt,
  • der Menge Licht, aus der Strom erzeugt werden soll, und
  • der Lichtmenge, die noch durchs Fenster scheinen soll.

Dazu kombinierten die Forscher Materialien, die zuvor einzeln für diese Aufgaben zuständig waren. Unterschiedliche Lichtwellenlängen wurden so zu verschiedenen Zwecken genutzt. Grob zusammengefasst kann man sagen:

  • Der Prototyp reflektiert energiereiches UV-Licht und einen großen Teil des infraroten Lichts, welche die Hauptursache der Erwärmung von Gebäuden sind.
  • Sogenanntes nahes Infrarotlicht wandelt es in elektrischen Strom um.
  • Der sichtbare Teil der Sonnenstrahlung kann dagegen durch den Prototyp scheinen, sodass ein damit präpariertes Fenster trotzdem lichtdurchlässig wäre.

Allerdings funktioniert das System noch nicht perfekt. Zwar werden UV- und Infrarotlicht zu einem großen Anteil reflektiert. Letztlich gelangt aber auch nur etwa 25 Prozent des sichtbaren Lichts durch die Folie. Dahinter wäre es also vergleichbar dunkel. Von der Energie, die die Solarzellen erreicht, kann 6,5 Prozent in Strom umgewandelt werden. Herkömmliche Solarzellen aus Silizium erreichen Wirkungsgrade zwischen 15 und 19 Prozent.

Würde man alle Fenster eines Hauses mit den nun vorgestellten Solarfolien versehen, könnte man theoretisch die Hälfte des externen Stroms einsparen, glauben die Forscher. Damit sich der Einsatz der Technik tatsächlich lohnt, müsste aber die Effizienz der organischem Solarzellen noch steigen. Da tue sich derzeit bereits eine Menge, sagt Yip. "Wir erwarten deshalb, dass wir die Fensterfolien noch verbessern können."

jme



insgesamt 87 Beiträge
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salomon17 04.07.2018
1. Da geht noch einiges!
Im Gegensatz zu veralteten Technologien, die fossile Brennstoffe oder Kernenergie zum Wasserkochen einsetzen, ist hier noch nicht alles ausgereizt. Dass der Wirkungsgrad (noch) sehr niedrig ist, ist angesichts der Tatsache, dass die Primärenergie Sonne kostenlos und weltweit ausreichend zur Verfügung steht völlig irrelevant. Wichtiger dürfte die Lebensdauer und die (Umwelt-) Kosten der Zellen sein.
Datenscheich 04.07.2018
2. Hintergrund
Die Geschichte der organischen Solarzellen (inkl. der sogenannten Farbstoff-Solarzellen von Prof. Grätzel) ist so interssant, daß ich mir die Mühe eine Übersicht gemacht habe, die bis ins Jahr 2000 zurückgeht: http://www.buch-der-synergie.de/c_neu_html/c_04_10_sonne_pv_typen_3.htm#Organische_Solarzellen Die organischen Farbstoff-Solarzellen lassen sich sogar bis 1991 zurückverfolgen: http://www.buch-der-synergie.de/c_neu_html/c_04_09_sonne_pv_typen_2.htm#Graetzel_Zellen
günter1934 04.07.2018
3.
Zitat von salomon17Im Gegensatz zu veralteten Technologien, die fossile Brennstoffe oder Kernenergie zum Wasserkochen einsetzen, ist hier noch nicht alles ausgereizt. Dass der Wirkungsgrad (noch) sehr niedrig ist, ist angesichts der Tatsache, dass die Primärenergie Sonne kostenlos und weltweit ausreichend zur Verfügung steht völlig irrelevant. Wichtiger dürfte die Lebensdauer und die (Umwelt-) Kosten der Zellen sein.
Die Primärenergie Kohle, Erdöl und Erdgas liegt genauso kostenlos in der Erde. Und eines ist sicher, diese Fensterfolien werden an der Stromerzeugung nie messbare Ergebnisse bringen. Halt wieder ein hübsches Ferkelchen, welches durchs Dorf getrieben wird.
vox veritas 04.07.2018
4.
Das hört sich richtig gut an. Spannend ist auch, daß die Chinesen den Amis und Europäer so ziemlich den Rang ablaufen, wenn es um technische Innovation geht.
m_v_f 04.07.2018
5. Diese Folien werden schon seit einiger Zeit in Deutschland entwickelt
Frage: Warum berichtet der Spiegel in diesem Artikel über chinesische Entwickler der organischen Solarfolien? Führend in der Entwicklung dieser Technologie in Deutschland ist die Uni in Dresden. Die Firma Helitek stellt diese organischen Folien in Deutschland her (bald auch in großem Stil).
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