{"id":107314,"date":"2025-06-05T02:10:00","date_gmt":"2025-06-05T00:10:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=107314"},"modified":"2025-06-04T11:11:40","modified_gmt":"2025-06-04T09:11:40","slug":"sonnenlicht-rein-strom-raus-lange-nach-sonnenuntergang","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/sonnenlicht-rein-strom-raus-lange-nach-sonnenuntergang\/","title":{"rendered":"Sonnenlicht rein \u2013 Strom raus, lange nach Sonnenuntergang"},"content":{"rendered":"\n

Solarbatterie auf Basis por\u00f6ser organischer Materialien.<\/p>\n\n\n\n

Dieses Material wirkt wie ein Solarreservoir \u2013 es speichert Energie und gibt sie lange nach Sonnenuntergang in Form von Strom wieder ab. Die gewonnene Sonnenenergie kann so auch in der Dunkelheit zur Stromversorgung genutzt werden. Erstmals ist es gelungen, die Gewinnung von Sonnenenergie und die langfristige Speicherung in einem einzigen metallfreien Molek\u00fclger\u00fcst zu kombinieren \u2013 und damit die Funktionen einer Solarzelle und einer Batterie in einem einzigen leichten und nachhaltigen System zu vereinen.<\/p>\n\n\n\n

Forscher der Technischen Universit\u00e4t M\u00fcnchen (TUM), des Max-Planck-Instituts f\u00fcr Festk\u00f6rperforschung in Stuttgart und der Universit\u00e4t Stuttgart haben mit Unterst\u00fctzung des Exzellenzclusters e-conversion<\/u><\/a> ein hochpor\u00f6ses, zweidimensionales kovalentes organisches Ger\u00fcst (COF) auf Basis von Naphthalindiimid entwickelt. Dieses Ger\u00fcst absorbiert nicht nur Sonnenlicht, sondern stabilisiert auch die dabei entstehenden photoinduzierten Ladungen, sodass Energie in w\u00e4ssrigen Umgebungen mehr als 48 Stunden lang gespeichert werden kann.<\/p>\n\n\n\n

Die gespeicherten Ladungen werden nicht nur gespeichert, sondern k\u00f6nnen aktiv entladen werden, um eine externe Last mit Strom zu versorgen, was eine echte energetische Nutzung erm\u00f6glicht. \u201eDieses Material hat eine doppelte Funktionalit\u00e4t und wirkt sowohl als Sonnenabsorber als auch als Langzeit-Ladungsspeicher\u201c, sagt Dr. Bibhuti Bhusan Rath, Erstautor der Studie und Postdoc im Forschungsteam von Prof. Bettina Lotsch, Direktorin am Max-Planck-Institut f\u00fcr Festk\u00f6rperforschung. \u201eSeine Leistung \u00fcbertrifft die vieler bestehender optoionischer Materialien \u2013 und das ohne den Einsatz von Metallen oder seltenen Elementen.\u201c<\/p>\n\n\n\n

Durch die Kombination fortschrittlicher optischer, elektrochemischer und computergest\u00fctzter Techniken entdeckten die Forscher, dass Wasser eine zentrale Rolle bei der Stabilisierung der gespeicherten Ladungen spielt. Anstatt stark mit externen Ionen zu interagieren, reagieren Wassermolek\u00fcle auf die Ladungen im COF-Ger\u00fcst so, dass eine energetische Barriere entsteht, die die Rekombination der durch Licht erzeugten Ladungen effektiv verhindert und die Energie f\u00fcr eine sp\u00e4tere Freisetzung speichert. Das Material weist eine Ladungsspeicherkapazit\u00e4t von 38 mAh\/g auf und \u00fcbertrifft damit \u00e4hnliche Ger\u00fcste und andere lichtempfindliche Materialien wie Kohlenstoffnitride und metallorganische Ger\u00fcste.<\/p>\n\n\n\n

Einfachheit und Robustheit<\/h4>\n\n\n
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\u00a9 Hellweg New Media Design<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Der theoretische Mechanismus hinter diesem Verhalten wurde gemeinsam mit dem Team von Frank Ortmann, Professor f\u00fcr Theoretische Methoden in der Spektroskopie <\/u><\/a>an der TUM School of Natural Sciences<\/u><\/a> und zweiter korrespondierender Autor der Studie, aufgekl\u00e4rt. In umfangreichen Simulationen evaluierten sie verschiedene Szenarien zur Ladungsstabilisierung. Sie arbeiteten eng mit dem Experimentierteam zusammen, um die Wechselwirkungen zwischen der COF-Struktur, den elektronischen Zust\u00e4nden und der umgebenden Wasserumgebung zu verstehen. \u201eDie Sch\u00f6nheit dieses Systems liegt in seiner Einfachheit und Robustheit\u201c, sagte Ortmann. \u201eEs speichert lichtinduzierte Ladungen in einem stabilen Zustand, der aus dem einzigartigen Zusammenspiel von Molek\u00fcldesign, Ger\u00fcstarchitektur und Umgebung resultiert, und gibt sie bei Bedarf wieder frei.\u201c<\/p>\n\n\n\n

Das Team, das mit Forschern aus der Gruppe von Prof. Joris van Slageren von der Universit\u00e4t Stuttgart<\/u><\/a> zusammenarbeitete, demonstrierte dar\u00fcber hinaus eine hervorragende Zyklusstabilit\u00e4t mit einer Kapazit\u00e4tserhaltung von \u00fcber 90 % nach mehreren Ladezyklen, was auf eine leistungsstarke neue Plattform f\u00fcr Solarbatterien hindeutet. \u201eDiese Arbeit unterstreicht das Potenzial organischer Ger\u00fcste, die nur mit organischen Bausteinen und Wasser f\u00fcr fortschrittliche Energieanwendungen fein abgestimmt werden k\u00f6nnen\u201c, sagte Hauptautor Lotsch. \u201eSie ist ein wichtiger Schritt in Richtung nachhaltiger, materialorientierter Energiespeicherl\u00f6sungen und netzunabh\u00e4ngiger Anwendungen.\u201c Der innovative Ansatz f\u00fcr Solarbatterien wird am k\u00fcrzlich gegr\u00fcndeten MPG-TUM Solar Battery Center <\/u><\/a>(SolBat) weiter erforscht.<\/p>\n\n\n\n