Forscher der Universität Cambridge entwickeln schwimmende Photosynthese-Solarzellen
Die leichtgewichtigen Solarzellen produzieren aus Sonnenlicht, Wasser und Kohlendioxid ein Synthesegas, das aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid besteht. Der Wirkungsgrad liegt bei knapp 0,6 Prozent.
Von „künstlichen Blättern“ sprechen die Forscher der University of Cambridge – mit gutem Grund: Ahmen ihre Solarzellen doch die Photosynthese nach und sind dabei fast so zart wie natürliche Blätter. Mithilfe des Sonnenlichts erzeugen sie aus Wasser und Kohlendioxid ein wasserstoffhaltiges Synthesegas, das sich zu allerlei synthetischen Treibstoffen und Chemikalien verarbeiten lässt.
Ziel der Forscher um Virgil Andrei war es, die Solarzellen besonders leichtgewichtig zu gestalten, so dass sie auf dem Wasser schwimmen können – sollten doch für die Erzeugung des Synthesegases keine Flächen an Land in Anspruch genommen werden. Die besondere Herausforderung lag dabei darin, die Lichtabsorber vor dem Kontakt mit Wasser zu schützen. Die Wissenschaftler verwendeten Bismutvanadat sowie Bleihalogenid-Perowskite, die sie mit mikrometerdünnen, wasserabweisenden Schichten auf Kohlenstoffbasis überzogen. Das soll eine durch Feuchte ausgelöste Degradation verhindern. Die Absorber wurden dann auf flexiblen Kunststofffolien abgeschieden. Als Katalysator diente Platin.
Ein Pilotversuch auf dem Cambridge querenden Fluss Cam zeigt, dass dieses Konzept grundsätzlich funktioniert: In einem 24 Stunden dauernden Testlauf erzielte ein 0,17 Quadratzentimeter großes Blatt bezogen auf den erzeugten Wasserstoff einen Wirkungsgrad von 0,58 Prozent – vergleichbar mit dem der natürlichen Photosynthese. Das Gewicht liegt bei 30 bis 100 Milligramm pro Quadratzentimeter. Ein 100 Quadratzentimeter großer Prototyp soll eine ähnliche Leistung liefern wie das erprobte Gegenstück, so die Forscher. Über die Details zum Pilotversuch informieren sie in einem Beitrag für Nature.
Die Wissenschaftler sehen ihre Solarzellen vor allem für die Produktion von Schiffstreibstoffen vor. Sie könnten in Häfen, auf Wasserstraßen und auch auf dem Meer eingesetzt werden. Wie das Synthesegas an Land transportiert werden könnte, lassen sie allerdings offen.
- „Floating ‘artificial leaves’ ride the wave of clean fuel production“ – Researchers have developed floating ‘artificial leaves’ that generate clean fuels from sunlight and water, and could eventually operate on a large scale at sea.
- Virgil Andrei et al. ‘Floating perovskite-BiVO4 devices for scalable solar fuel production.’ Nature (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-04978-6
Quelle
Der Bericht wurde von der Redaktion „pv-magazine“ (Ralph Diermann) 2022 verfasst – der Artikel darf nicht ohne Genehmigung weiterverbreitet werden! | Mehr Artikel von Ralph Diermann | | „pv magazine“ 02/2022 | Online bestellen!
