Erneuerbare Energie Solarzelle mit Spinatkraft

Stromgewinnung nach dem Popeye-Prinzip: Ein neues System nutzt einen Proteinkomplex aus Spinat, um die Energie des Sonnenlichts in Elektrizität umzuwandeln. Noch ist der Prototyp aber deutlich ineffektiver als herkömmliche Solarzellen.

Spinat: Aus Sonnenlicht Energie gewinnen
REUTERS

Spinat: Aus Sonnenlicht Energie gewinnen


Hamburg - Mit Hilfe von Solarzellen wandeln Menschen seit ein paar Jahrzehnten Sonnenlicht in elektrische Energie um, die sie dann vielseitig nutzen können. Etwas Ähnliches gelingt Pflanzen und Mikroorganismen mit der Photosynthese seit vielen Millionen Jahren. Es liegt also nahe, das zentrale Element des pflanzlichen Prozesses in Solarzellen zu integrieren. Allerdings ist dies alles andere als trivial. Bisher werden solche hybriden Solarzellen deshalb zwar erforscht - doch marktreif sind sie noch nicht.

Forscher der Vanderbilt University in Nashville (US-Bundesstaat Tennessee) berichten nun im Fachmagazin "Advanced Materials" von einem Fortschritt auf diesem Gebiet. Sie haben eine hybride Solarzelle entwickelt, zweieinhalbmal so viel Strom liefern soll, wie die bisher besten mit Pflanzenstrukturen arbeitenden Solarzellen.

Ein entsprechendes Solarpanel mit einer Fläche von rund 60 mal 60 Zentimetern könne bei einer Spannung von einem Volt eine Stromstärke von mindestens hundert Milliampere erzeugen, erklärt einer der beteiligten Forscher, Kane Jennings.

Günstige Rohstoffe

Das Team nutzte einen an der Photosynthese beteiligten Proteinkomplex. Sie extrahierten das sogenannte Photosystem 1 (PS1) aus Spinat. Der Komplex lässt sich aus Pflanzen gewinnen, ohne dass er die Funktion verliert.

Die Wissenschaftler trugen dann eine rund einen Mikrometer (ein tausendstel Milimeter) dünne PS1-Schicht auf eine speziell behandelte Siliziumschicht auf - bei dieser Dicke können etwa hundert PS1-Moleküle übereinander liegen. Fällt Sonnenlicht auf den PS1-Komplex, nimmt dieser einen Teil der Energie auf, indem sich die Position von Elektronen verändert.

Im Blatt einer Pflanze, so die Materialforscher, sind die PS1-Komplexe gleichmäßig angeordnet. Der Prozess der Umordnung wird hier gezielt für weitere Photosynthese-Schritte genutzt. Vorstellen könne man sich das mit ein paar Menschen, die sich in einem Boot alle zur selben Seite lehnen - der Schwung, den es gibt, wenn sich alle gleichzeitig wieder zurücklehnen, kann als Energie genutzt werden.

Bei der Solarzelle liegen die PS1-Komplexe kreuz und quer verteilt - die Bootsreisenden lehnen sich also mal nach links, mal nach rechts. Wenn sie sich alle zurückbewegen, gibt es also kaum einen Schwung in eine Richtung. So ähnlich ist das bei den hybriden Solarzellen und den Elektronen. Die Silizumunterlage verbessert die Effektivität des Systems etwas, auch wenn es noch lange nicht so gut arbeitet, wie es mit gleichmäßig angeordneten PS-Komplexen möglich wäre.

Noch arbeitet die hybride Solarzelle also weniger effektiv als herkömmliche Photovoltaik-Elemente. Doch der ebenfalls beteiligte Wissenschaftler David Cliffel ist optimistisch. "Wenn wir unsere bisherige Steigerung von Stromstärke und Spannung beibehalten, können wir in drei Jahren den Bereich von ausgereiften Solarzellen erreichen."

Dass sich diese technologische Aufholjagd lohnt, liegt an den benötigten Rohstoffen für die verschiedenen Solarzellen. Ein System aus Silizium und PS1 wäre vergleichsweise günstig.

wbr



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Seite 1
no-panic 07.09.2012
1.
Zitat von sysopREUTERSStromgewinnung nach dem Popeye-Prinzip: Ein neues System nutzt einen Protein-Komplex aus Spinat, um die Energie des Sonnenlichts in Elektrizität umzuwandeln. Noch ist der Prototyp aber deutlich ineffektiver als herkömmliche Solarzellen. http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/0,1518,853843,00.html
Grüne Energie im wahren Sinne des Wortes! Es tut sich was im Bereich der EE. Ich kann mir sehr gut vorstellen, daß auch die Speichertechnologie in der Natur Ansätze finden wird. Wo bleibt die entschiedene Förderung der alternativen Energietechniken?
infernum 07.09.2012
2. Interessante
wissenschaftliche Spielerei. Sind die Proteine auch stabil über längere Zeit, resistent gegen Wärme, Kälte etc.? Wieviel Energie braucht es, um die Proteine herzustellen? Ich vermute, es wird noch viele Jahrzente energieeffizienter sein, Pflanzen, Algen etc.oder Bakterienaufschlämmungen in groben Bottichen gross zu ziehen und aus der Biomasse Gas/Strom zu gewinnen. Ist allerdings viel uncooler. Aber trotzdem: ein toller Spielerei.
Ishibashi 07.09.2012
3. schwache Idee
selbst wenn es gelänge die Effektivität zu erhöhen würde das nichts bringen, weil die Proreine nie und nimmer die Funktionsdauer von anorganischen Solarzellen erreichen werden. Für den Käufer ist aber das Produkt aus Effektivität und Funktionsdauer maßgeblich.
berndine 07.09.2012
4. k
Auf breiter Ebene muss geforscht werden, um von den Scheichs und ihrem Öl unabhängig zu werden!
hannohonk 07.09.2012
5.
Zitat von sysopREUTERSStromgewinnung nach dem Popeye-Prinzip: Ein neues System nutzt einen Protein-Komplex aus Spinat, um die Energie des Sonnenlichts in Elektrizität umzuwandeln. Noch ist der Prototyp aber deutlich ineffektiver als herkömmliche Solarzellen. http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/0,1518,853843,00.html
Typisch Deutschland. Da wird über eine Innovation berichtet, von der man noch nicht mal sagen kann das sie in den Kinderschuhen steckt aber schon wissen die ersten Allwissenden das das sowieso nix bringt.
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