30.05.2018

Neue Solarzellen können auch bei Regen Strom liefern

Bei jedem Wetter erneuerbaren Strom erzeugen ist der Traum jeden Ökopioniers. Chinesische Forscher kommen dem jetzt näher, sie haben ein Solarmodul entwickelt, das aus Regentropfen Energie gewinnt. Der Stromertrag ist aber noch sehr bescheiden.

Selbst bei Mondlicht könnte eine gute Siliziumsolarzelle mehr Leistung als die kombinierte Regen-Solarzelle erzeugen, sagen Experten. Das klingt ernüchternd, soll die Erfindung aber nicht schmälern, auch herkömmliche Solarzellen wurden anfangs verspottet. Für die Energiewende muss schließlich jede Energiequelle angezapft und in Erwägung gezogen werden, bei neuen Erfindungen sind Leistung und Wirkungsgrad zunächst fast immer sehr gering.

Altes Konzept neu gedacht

Zwar entwickelte ein chinesisches Team der Universitäten von Qingdao und Kunming schon vor zwei Jahren eine Solarzelle, die bei Regen Strom liefert. Der Ansatz war allerdings ein anderer. Sie überzogen herkömmliche Solarzellen mit einer sehr dünnen und transparenten Schicht aus Graphen, dem dünnsten Material der Welt und Hoffnungsträger vieler Wissenschaftler.

Die Forscher der Soochow University in der Millionenmetropole Suzhou gingen nun einen anderen Weg, über den sie ausführlich im Fachblatt ACS Nano berichten. Herzstück ihrer Regen-Solarzelle ist die Kombination einer herkömmlichen Solarzelle mit einem sogenannten triboelektrischen Nanogenerator, der sich durch Regentropfen elektrisch auflädt. Erst vor zwei Jahren hatten Forscher der Universität für Wissenschaft und Technik in Peking diese Technologie weiterentwickelt und gezeigt, dass sich allein durch Gummi und Wasser genug Strom zum Betrieb von LEDs oder einfachen Sensoren gewinnen lässt.

Kompakt und einfach herzustellen

Triboelektrische Nanogeneratoren wandeln mechanische Energie durch eine Kombination aus triboelektrischem Effekt und elektrostatischer Aufladung um. Sie gelten als vielversprechende „Energie-Ernter“, denn sie lassen sich einfach herstellen, sind günstig, effizient und leicht.

Auch das Allwetter-Solarmodul sei kompakt und einfach herzustellen, berichten die Forscher aus Suzhou und liefern damit gleich einen entscheidenden Unterschied zu früheren Entwicklungen. Sie erhitzten einen Mix aus Siliziumkristallen, einer durchsichtigen Zwischenlage aus einem leitfähigem Kunststoff und einer Schicht einer Silikonvariante. Die Zwischenlage aus Kunststoff bildet die gemeinsame Elektrode. Auch deutsche Institute erforschen die Kombination von Silizium und einem leitfähigen Kunststoffe als kostengünstige Alternative zur klassischen Siliziumsolarzelle.

Stromlieferant für tragbare Elektronik

Der Ertrag der Regen-Solarzelle ist noch nicht mit klassischen Zellen vergleichbar. Ob die Technik jemals so weit entwickelt werden kann, kann noch niemand abschätzen. Ein Anwendungsgebiet ist aber bereits ausgemacht: tragbare Elektronik wie Smart-Watch, Sensor-Armbänder oder elektronische Pflaster, die u.a. den Blutzuckerspiegel messen können. Um ihre Entdeckung in diese Richtung weiterzuentwickeln, wollen die chinesischen Forscher als nächsten Schritt Fasern für Jacken fertigen, die die Elektronik aufladen kann.

PHYS ORG: „With a TENG, solar cells could work come rain or shine“

American Chemical Society | Liu et al | Hybrid device harvests energy from sunlight and raindrops: A transparent PDMS nanogenerator integrated with a silicon solar cell by sharing a mutual electrode made of PEDOT:PSS film.

Quelle