Neue Photovoltaikmodule

Unsichtbare Energielieferanten

US-Forscher haben das erste völlig transparente Photovoltaikmodul gebaut. Auf Glasscheiben platziert ist es nicht zu sehen.

Eine Hand hält eine kleine durchsichtige Scheibe hoch.

Das sichtbare Licht kann die Scheibe mit dem Photovoltaikmodul duchdringen.  Foto: Yimu Zhao/Richard Lunt

Solarenergiemodule auf jeder gewöhnlichen Fensterscheibe: Forscher der Michigan State University arbeiten am ersten völlig lichtdurchlässigen Photovoltaikmodul, das Städte in Solarfarmen umwandeln könnte. Ganze Hochhäuser würden so zu Solarstromerzeugern werden. Die Technik soll überall eingesetzt werden, wo es eine Oberfläche aus Glas gibt – auch auf gewöhnlichen Handydisplays. Die Module sind nämlich komplett unsichtbar.

Das Geheimnis: Auf der Glasscheibe befindet sich ein eigens entwickelter transparent lumineszierender Solarkonzentrator, bestehend aus organischen Salzen in transparentem Kunststoff. Der Konzentrator nimmt Wellenlängen des Lichts auf, die für das menschliche Auge unsichtbar sind – also ultraviolettes und infrarotes Licht. Die Scheibe fängt das Licht ein, konzentriert es und leitet es an die Photovoltaikelemente in der Fassung des Moduls weiter, wo das Licht in Strom umgewandelt wird. Das sichtbare Licht – also das Sonnenlicht – wird dadurch nicht beeinflusst, während die konzentrierte ultraviolette und infrarote Strahlung elektrische Energie liefern.

Gewöhnliche transparente Solarpanels arbeiten im Gegensatz dazu immer mit dem sichtbaren Sonnenlicht. Daher sind sie nie ganz lichtdurchlässig, sondern immer getönt, damit sie Sonnenlicht absorbieren und so in Energie umwandeln können. Die Solarmodule der US-Forscher umgehen das mit ihrer neuen Technologie des Solarkonzentrators.

„Solarenergie-Module könnten so überall um uns herum sein, ohne dass wir es bemerken“, sagt Richard Lunt, der die neue Technologie entwickelt hat. Die Panels erreichen derzeit 5 Prozent Wirkungsgrad, übliche transparente Panels in etwa 7 Prozent.

„Das Konzept, bei voller Transparenz nur unsichtbare Strahlungsanteile für die Stromgewinnung zu nutzen, ist bestechend“, sagt Harry Wirth, Photovoltaikexperte des Fraunhofer-Instituts, „zumal Infrarotstrahlung im Gebäude häufig nur die Kühllasten erhöht und ihr Eindringen durch spezielle Sonnenschutzgläser verhindert wird.“ Ein Nachteil sei aber, das komplett transparente Module nur kleine Ausschnitte des Strahlungsspektrums jenseits des sichtbaren Lichts nutzen können.

Fundamentales Problem

Gerhard Peharz , Photovoltaikexperte an der Joanneum Research Forschungsgesellschaft in Österreich bezeichnet diesen Nachteil als „fundamentales Problem“ für die Erreichung der Wirkungsgrade. „Wenn ein Objekt transparent sein soll, darf es möglichst kein sichtbares Licht absorbieren oder reflektieren.“

Sichtbares Licht mache aber 30 bis 50 Prozent der gesamten Energie aus, die in der solaren Strahlung steckt. Selbst bei 100 Prozent Wirkungsgrad könnten aktuelle Hochhäuser nicht autark versorgt werden, da die Fläche der Gebäudehülle zu klein in Bezug auf die Nutzfläche ist. Die Solarmodule könnten die bestehende Energieversorgung von Hochhäusern mit regenerativer Energie aber optimieren, sagt Peharz.

Lunt und sein Team haben nun eine Firma gegründet, die an der Kommerzialisierung dieser Technologien arbeitet. Das Unternehmen, Ubiquitous Energy, möchte den Wirkungsgrad der Panels bald von 7 auf 10 Prozent erhöhen.

„Die Erfindung ist genial, auch wenn die Wirkungsgrade noch lange nicht vergleichbar sind mit den Solarzellen, die erstmals vor bereits 60 Jahren entwickelt wurden und heute 15 bis 25 Prozent erreichen“, sagt Hubert Fechner, Leiter des Instituts für Erneuerbare Energien der Fachhochschule Technikum Wien.

Für die Periode nach dem fossilen Zeitalter sei diese Technologie aber naheliegend, sagt Fechner: „Fest steht, dass wir dann nahezu alle solarstrahlungstechnisch geeigneten Außenflächen von Gebäuden, aber auch andere Objekte unserer verbauten Umwelt zur solaren Energiegewinnung nutzen werden“.

 

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