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Energie aus Fensterscheiben

Von WZ-Korrespondentin Elke Bunge

Wissen
Die Universität von Kalifornien in Los Angeles sorgt für transparente Energiegewinnung.
© UCLA

Zellen lassen sichtbares Licht durch und erzeugen Strom aus ultravioletten Strahlen.


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Berlin. Die Zukunft rückt näher. Wären Solarzellen durchsichtig, ließen sie sich nicht nur auf Dächern oder auf Feldern, sondern auch auf Fensterscheiben anbringen. Man hätte den Blick auf Garten, Straße oder Hof und gleichzeitig produzierte das Fensterglas Strom, um die Bewohner mit elektrischer Energie zu versorgen. Dieser Art der Stromversorgung, die bisher Zukunftsmusik war, sind jetzt Wissenschafter des Departments für Materialwissenschaften, des Kalifornischen Instituts für Nanosysteme (CNSI) und des Departments für Chemie und Biochemie an der Universität von Kalifornien in Los Angeles (UCLA) einen entscheidenden Schritt näher gekommen.

Das Team von neun Forschern um Professor Yang Yang entwickelte eine transparente Solarzelle, die für Photonen im Bereich des sichtbaren Lichtes durchlässig ist. Diese sogenannten polymeren Solarzellen gewinnen ihre Energie nahezu vollständig aus der Strahlung des ultravioletten Lichtes und des nahen Infrarotbereiches. Damit sind sie für das menschliche Auge durchsichtig, da sie nicht wie herkömmliche Solarmodule auf Silizium oder anderen Halbleitermaterialien basieren. Die Studie der zehn Wissenschafter ist unlängst im Fachmedium "ACS Nano" erschienen.

UCLA-Forscher Yang Yang, der auch Direktor des CSNI ist, sagt, dass es ein großes weltweites Interesse an der Entwicklung effizienter polymerer Solarzellen gibt. "Unsere neuen polymeren Solarzellen sind aus einem kunststoffähnlichen Material hergestellt, sie sind leicht und flexibel, aber noch wichtiger", so seine Aussage, "sie können in großer Stückzahl und mit niedrigen Kosten produziert werden."

Neuartige Kathode wird mit Sprühtechnik aufgetragen

Polymeren Solarzellen gilt seit längerem ein großes Interesse, da sie einen viel größeren Einsatzbereich als herkömmliche Solarzellen haben. "Diese Ergebnisse eröffnen uns ganz neue Möglichkeiten", so Yang Yang, "diese neue Generation von Solarzellen lässt sich auf tragbarer Elektronik, an Fensterscheiben oder an Fassaden von Gebäuden anbringen."

Bisher war diese neue Generation von Solarzellen den herkömmlichen Solarzellen deutlich unterlegen. Entweder der Wirkungsgrad war zu gering, oder die Durchlässigkeit im sichtbaren Bereich war zu niedrig. Die neu entwickelte Solarzelle besteht aus einem photoaktiven Polymer, das die Strahlung im ultravioletten Bereich und im nahen Infrarotbereich absorbiert.

Weiters wurde eine neuartige Kathode entwickelt, die mittels Sprühtechnik aufgetragen wird. Diese Elektrode muss eine besonders gute Durchlässigkeit für die gesamte einfallende Strahlung haben, da sie sich auf dem photoaktiven Polymer befindet. Für diese neuartige Kathode verwendeten die Forscher Silbernanodrähte, die in ein Indium-Titan-dioxid Substrat eingebracht wurden. Damit konnten die auf herkömmliche Weise verwendeten undurchsichtigen Metallelektroden ersetzt werden.

Wolkenkratzer können sich selbst versorgen

"Wir sind begeistert von unserer Erfindung", sagt Professor Yang Yang. Das kann das Team auch sein, denn der Fortschritt, den die zehn Forscher damit erreicht haben ist groß. Urbane Ballungsräume ließen sich so in naher Zukunft mit erneuerbarer Energie versorgen.

Für die Metropolen der Welt wie Tokio, Seoul, Mexiko-Stadt oder New York, die mit ihren Einwohnerzahlen oberhalb von zwanzig Millionen liegen, aber auch für all die anderen Großstädte, die aus einem Meer von Wolkenkratzern bestehen, könnte diese Technologie neue Möglichkeiten eröffnen. Großstädte würden so ihre Energie aus der Kraft des Sonnenlichts gewinnen.