Solarzellen gelten als einer der Hoffnungsträger, um die Energieproduktion von fossilen Brennstoffen zu lösen. Selten wurde so viel im Bereich der Solartechnik geforscht, wie in der heutigen Zeit. In Europa entstehen Fabriken, die den Herstellungsprozess für die perfekte Solarzelle erforschen. Unternehmen wie Trinasolar arbeiten an einer vollständigen Recycling-Methode für PV-Anlagen. Auch Ansätze, die unsere Solarzellen selbst völlig neu erfinden, bleiben dabei keineswegs aus. Ein Forscherteam der Ingenieurschule Barcelona hat nun eine Hybrid-Solarzelle entwickelt, die auch nachts Strom liefern kann.
Solarzelle liefert Strom auch ohne Sonnenlicht
Wer bereits tiefer mit der Technologie hinter PV-Anlagen vertraut ist, weiß, dass eigentlich keine Solarzelle ohne Sonnenlicht Strom erzeugen kann. Technisch gesehen bildet auch die Hybrid-Solarzelle hier keine Ausnahme. Sie bedient sich jedoch eines cleveren Mechanismus, der es ihr erlaubt, auch in der Nacht weiterhin Strom zu liefern. Die neuartige Solarzelle kann einen Teil der Sonnenstrahlen in Form von chemischer Energie speichern. Sobald die Sonne untergegangen ist und weiterhin Energie benötigt wird, kann diese wieder durch das Modul abgeben werden. Ein positiver Nebeneffekt: Es handelt sich dabei um Teile des Sonnenlichts, die sonst überhaupt nicht in Strom umgewandelt würden. Dadurch sinkt der Ertrag über den Tag nicht, sondern vielmehr steigt der Wirkungsgrad der Module an.
Die neue Technologie nutzt die sogenannte Verluststrahlung von PV-Anlagen aus, um zusätzliche Energie zu gewinnen. Diese Eigenschaft verdankt die Hybrid-Solarzelle ihrem besonderen Aufbau aus zwei Schichten. Die erste Schicht bildet ein MOST genanntes System, darunter findet sich die uns bekannte Silizium-Solarzelle. Ihre Aufgabe bleibt es, wie bereits bekannt, Strom aus Sonnenlicht zu gewinnen. Die MOST-Schicht hingegen verwertet Photonen, die die Solarzelle selbst gar nicht nutzen könnte. Während sie den Teil der Verluststrahlung auffängt, lässt sich nur jene Photonen hindurch, die die Solarzelle umwandeln kann.
Günstige Produktion und viele Vorteile
Eine weitere Besonderheit des MOST-Systems liegt an den verwendeten Komponenten. Es besteht aus Elementen, die in der Natur in großer Menge zahlreich vorhanden sind. Dadurch ist die zusätzliche Schicht in der Herstellung ungeheuer preiswert. Es handelt sich somit um ein Funktionsprinzip, das sich auch tatsächlich in Massen auf PV-Anlagen einsetzen ließe. Neben Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff findet auch Stickstoff Verwendung darin. All diese Stoffe verändern ihre Strukturen unter dem Einfluss der hochenergetischen Photonen.
Ein Nebeneffekt dieses Prozesses wirkt sich zusätzlich positiv auf die Leistung der Solarzellen aus. Die Erhitzung der PV-Module durch die Verluststrahlung ist deutlich geringer. Laut Forschern konnte eine Temperaturreduzierung von bis zu 8 Grad Celsius festgestellt werden. Auch diese Abkühlung sorgt dafür, dass die Solarzelle effizienter arbeiten kann. Der Ertrag erhöht sich somit nicht nur durch gezielte Nutzung der Verluststrahlung. Auch die eigentliche PV-Anlage liefert mehr Strom, ähnlich wie man es von PVT-Anlagen kennt, die die Wärme zur Nutzung von der Gesamtanlage wegleiten. Gelingt es den Wissenschaftlern, den Wirkungsgrad des MOST-Systems zu steigern, könnten diese Hybridzellen eine echte Alternative zu Batteriespeichern darstellen. Auch eine Kombination beider Technologien, um den Eigenverbrauch zu maximieren, wäre zukünftig denkbar.
