All das natürliche Licht, das durch Ihre Fenster fällt, kann eines Tages viel mehr bewirken, als nur Ihre Stimmung aufzuhellen.
Wissenschaftler in der Schweiz haben einen neuen Effizienzrekord für transparente Solarzellen erreicht und damit den Weg für stromerzeugende Fenster geebnet, die dazu beitragen könnten, unsere Häuser und Geräte mit Strom zu versorgen.
Auch bekannt als Grätzel-Zellen, Farbstoff-Solarzellen (DSCs) sind eine Art kostengünstiger Solarzellen, die einen photosensibilisierten Farbstoff verwenden, der an der Oberfläche eines Halbleiters angebracht ist, um sichtbares Licht in Energie umzuwandeln.
Die früheren Versionen von DSCs waren größtenteils auf direktes Sonnenlicht angewiesen, aber Wissenschaftler der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) haben einen Weg gefunden, transparente Photosensibilisatoren herzustellen – Moleküle, die durch Licht aktiviert werden können – die Licht über das gesamte Licht „adsorbieren“ können sichtbares Lichtspektrum.
„Unsere Ergebnisse ebnen den Weg für einen einfachen Zugang zu Hochleistungs-DSCs und bieten vielversprechende Perspektiven für Anwendungen als Stromversorgung und Batterieersatz für elektronische Geräte mit geringem Stromverbrauch, die Umgebungslicht als Energiequelle nutzen“, schreiben die Autoren der veröffentlichten Studie in dem wissenschaftliche Zeitschrift Nature.
Transparente Sonnenkollektoren
DSCs sind transparent, flexibel und können in einer breiten Palette von Farben zu relativ geringen Kosten hergestellt werden. Diese durchsichtigen Solarmodule werden bereits in Oberlichtern, Gewächshäusern und Glasfassaden eingesetzt.
2012 war das SwissTech Convention Center die erste Anwendung der DSC-Technologie in einem öffentlichen Gebäude.
Im Jahr 2017 weihte die Copenhagen International School ihr neues Gebäude ein, das von etwa 12.000 blau getönten, aber transparenten Solarmodulen bedeckt ist, die dieselbe DSC-Technologie verwenden.
Sie liefern rund 300 Megawattstunden (MWh) Strom pro Jahr und decken damit mehr als die Hälfte des jährlichen Energiebedarfs der Schule.
Durchsichtige Solartechnologie mit 30 % Effizienz
Doch trotz der Tatsache, dass energieerzeugende Fenster seit einigen Jahren auf dem Markt sind, wurde immer wieder bemängelt, dass sie im Vergleich zu herkömmlichen Solarzellen nur begrenzt Strom erzeugen können.
Der neue Durchbruch des Teams der EPFL könnte bald dazu beitragen, diese Barriere zu überwinden.
Dank eines neuen Moleküldesigns haben sie die Leistungsumwandlungseffizienz von DSCs – mit anderen Worten, den Anteil der auf sie einfallenden Sonnenenergie, der in nutzbare Elektrizität umgewandelt wird – auf über 15 Prozent bei direkter Sonneneinstrahlung und bis zu 30 Prozent gesteigert Cent bei Umgebungslichtbedingungen.
Als Referenz haben kommerzielle Solarmodule derzeit einen durchschnittlichen Wirkungsgrad von etwa 20 Prozent.
Die DSCs der neuen Generation zeigten auch eine „langfristige Betriebsstabilität“ von mindestens 500 Stunden.
Materialien, die Sonnenlicht in elektrische Energie umwandeln, haben ein enormes Potenzial, um den steigenden Bedarf des Planeten an kostengünstigen erneuerbaren Energietechnologien zu decken.
Glasfenster bergen ein besonders großes Potenzial: Stellen Sie sich vor, ganze Wolkenkratzer könnten in vertikale Solarparks verwandelt werden?
Bereits 2017 war ein Team bei Michigan State University das einen neuen Typ von Solarkonzentrator entwickelt hat, der Solarenergie erzeugt, wenn er über einem Fenster platziert wird, ging davon aus, dass transparente Solartechnologien etwa 40 Prozent des Energiebedarfs in den Vereinigten Staaten decken könnten.
In Kombination mit Solaranlagen auf dem Dach – und der richtigen Speichertechnologie – könnte dieser Anteil auf fast 100 Prozent steigen.
In Europa machte Solarenergie in diesem Sommer 12,2 Prozent des in der EU erzeugten Stroms aus. den höchsten Anteil aktenkundig.
Basierend auf den aktuellen Trends hat es das Potenzial, bis 2040 bis zu 20 Prozent des Strombedarfs der EU zu decken, so die Europäische Kommission.
Der größte Teil der Sonnenenergie des Planeten wird derzeit nicht eingefangen. Wie würden die Dinge aussehen, wenn jedes Fenster um uns herum es ernten könnte?