Neue Solarzelle erzeugt auch bei Regen Strom: Dahinter steckt ein bekannter Effekt

Spanische Forscher haben eine Solarzelle entwickelt, die auch bei Regen Strom erzeugt. Gelungen ist ihnen das, indem sie eine spezielle Beschichtung entwickelt haben. Die Ergebnisse ihrer Forschung haben sie unlängst im Fachjournal Nano Energy veröffentlicht. AUCH ANDERE FORSCHER WOLLEN REGEN ZUR STROMGEWINNUNG NUTZEN: Strom aus Regen: Forscher staunen bei Experiment Strom aus Regen: Effekt kennen die meisten aus ihrer Kindheit Das Team um Erstautor Fernando Núñez-Gálvez vom Institut für Materialwissenschaften in Sevilla (ICMS) hat eigenen Angaben zufolge die erste Solarzelle gebaut, die gleichzeitig auch im Regen Strom erzeugen kann. Dass sich aus fallenden Regentropfen Strom gewinnen lässt, ist an sich nicht unbekannt. Die Kombination mit Photovoltaik ist allerdings äußerst bemerkenswert, wie auch das Fachmagazin ingenieur.de berichtet. Die Energie stammt aus triboelektrischen Nanogeneratoren (TENG), die sich ein Prinzip zunutze machen, das die meisten schon aus ihrer Kindheit kennen: Zwei Materialien mit unterschiedlicher Leitfähigkeit tauschen bei Kontakt Elektronen aus und laden sich gegenseitig statisch auf. Bei Trennung des Kontaktes entsteht Spannung, die über Elektroden als Strom abgeleitet werden kann. Das gleiche Phänomen tritt etwa auf, wenn Sie einen Ballon an Ihrer Kleidung reiben. Die entstandene Spannung lässt Ihre Haare zu Berge stehen, sobald der Ballon sich nähert. ANZEIGE ANZEIGE Beschichtung ist tausendmal dünner als ein menschliches Haar Die Forschenden aus Sevilla machen sich diesen Effekt nun zunutze, indem sie eine ultradünne und transparente Beschichtung für Solarzellen entwickelt haben, die die Spannung von aufprallenden Regentropfen in Strom umwandelt. Sie ähnelt der chemischen Struktur von Teflon und ist zwischen 100 und 130 Nanometer dick. Zum Vergleich: Ein menschliches Haar ist in der Regel etwa 1.000-mal so dick. Mithilfe einer plasmageschützten Gasphasenabscheidung bringen die Forschenden das Material bei Raumtemperatur auf die Zelle auf. Sie hat den Vorteil, dass kein Lösungsmittel die empfindlichen Zellen schädigen kann. Einmal auf der Zelle erfüllt die Schicht neben der triboelektrischen Stromproduktion noch weitere Funktionen: Sie schützt die Zelle vor Feuchtigkeit und Temperaturschwankungen, erhöht die Lichtdurchlässigkeit und reflektiert UV-Strahlung, die Schäden verursachen kann. chip newsletter Jetzt zur exklusiven Balkonkraftwerk-Serie anmelden Abonnieren Sie den ePower Newsletter und erhalten Sie exklusiv Zugang zum CHIP How-to Balkonkraftwerk: Mit unserer neuen Newsletter‑Serie Balkonkraftwerk - Schritt für Schritt begleiten wir Sie auf dem Weg zu Ihrer eigenen Mini‑Solaranlage. Wirkungsgrad der Zelle leidet unter der Beschichtung Im Praxistest im andalusischen Regen konnte der Nanogenerator eine Leistungsdichte von vier Milliwatt pro Quadratzentimeter Modulfläche unter Beweis stellen. Pro Quadratmeter wären das beachtliche 40 Watt, also knapp ein fünftel der gängigen Solarleistung. Die Lebensdauer der Beschichtung ist allerdings ein Problem: Nach 17.000 aufgeprallten Tropfen verfügte der Generator noch über 85 Prozent seiner ursprünglichen Leistung. 17.000 Tropfen auf einem Quadratzentimeter mögen der Regenmenge von mehreren Jahren entsprechen. PV-Module halten aber über 25 Jahre durch. Auch leidet die Effizienz der Perowskitzelle unter der zusätzlichen Beschichtung. Im Idealfall waren es vier Prozentpunkte unterhalb der normalen Wirkungsgrade vergleichbarer Zellen rund um 22 Prozent. Das beste Ergebnis lieferte einen Wirkungsgrad von noch 17,9 Prozent. Der Minderertrag frisst also einen Teil der über die Beschichtung gewonnenen Energie wieder auf. Technik soll vor allem im Internet der Dinge zum Einsatz kommen Im konkreten Anwendungstest beleuchtete ein Hybridsystem zwei LED-Reihen. Die Photovoltaik-Energie ließ rote Lichter angehen, bei Regen leuchteten zusätzlich grüne Dioden. Noch steckt die Forschung in den Kinderschuhen, langfristig sehen die Spanier allerdings Möglichkeiten, kleine Sensoren in allerlei smarten Systemen so zu versorgen. Nuñez-Gálvez sagt: „Der Einsatz in sogenannten Smart Cities ist realistisch, etwa bei Beschilderung, autonomer Hilfsbeleuchtung oder Monitoring, da das System widrigen Wetterbedingungen, Regen, Feuchtigkeit und thermischen Zyklen standhält. Es wäre auch für verteilte Energiestrukturen in abgelegenen, schwer zugänglichen oder isolierten Gebieten einsetzbar, etwa für Meeresstationen.“