Solarzellen wandeln auch Regen in Strom um
Solarzellen wandeln auch Regen in Strom um
t3n: Schon länger wird daran gefeilt, Solarzellen so zu optimieren, dass sie auch bei Regen Strom erzeugen können. Spanische Forscher:innen haben jetzt eine neue Methode entwickelt. Erstmals kommen dabei Perowskit-Solarzellen zum Einsatz.
Die Idee, Solarzellen mit triboelektrischen Nanogeneratoren (Teng) auszurüsten, um damit auch bei Regen Strom erzeugen zu können, ist nicht neu. Bisher wurden die transparenten Teng-Schichten aber vor allem auf Silizium-basierte Photovoltaik-Systeme aufgetragen.
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Forscher setzen auf Perowskit-Solarzellen
Spanische Forscher:innen setzen bei dem von ihnen entwickelten Hybrid-System aus Solarzelle und Regengenerator aber auf Perowskit. Die Silizium-Alternative lässt sich günstiger herstellen und erreicht im Labor Wirkungsgrade von 27 Prozent, wie ingenieur.de schreibt. Im Tandem mit Silizium konnten sogar 34,9 Wirkungsgrad realisiert werden.
Die große Herausforderung bei Perowskit-Solarzellen ist aber die mangelnde Haltbarkeit. Vor allem Feuchtigkeit, Sauerstoff und UV-Strahlung sorgen für einen hohen Verschleiß. Keine guten Voraussetzungen für einen Outdoor-Einsatz.
Das Forschungsteam aus Spanien setzt genau hier an. Denn die von ihnen entwickelte nur 130 Nanometer dicke Teng-Beschichtung soll zum einen den triboelektrischen Effekt beim Tropfenaufprall maximieren. Darüber hinaus soll sie die Perowskit-Zellen besser vor Feuchtigkeit und Temperaturschwankungen schützen.
110 Volt mit einzelnem Regentropfen
Laut den Tests mit echtem Regenwasser konnte ein einzelner Tropfen beim Aufprall eine Leerlaufspannung von bis zu 110 Volt erzeugen. Die maximale Leistungsdichte betrug vier Milliwatt pro Quadratzentimeter. Pro Quadratmeter entspräche das 40 Watt und damit knapp einem Fünftel der gängigen Solarleistung, wie chip.de vorrechnet.
Aber: Die Effizienz der Perowskit-Solarzelle leidet ordentlich unter der zusätzlichen Beschichtung. Im besten Fall wurde ein Wirkungsgrad von 17,9 Prozent erzielt, was einem Rückgang um vier Prozentpunkte gegenüber vergleichbaren Zellen ohne Beschichtung entsprach.
Noch nicht fit für den Outdoor-Einsatz
Zudem entspricht auch die Lebensdauer der Beschichtung nicht den für einen Outdoor-Einsatz notwendigen Voraussetzungen. Den Forscher:innen zufolge verfügt der Teng-Generator nach 17.000 aufgeprallten Tropfen nur noch über 85 Prozent der ursprünglichen Leistung.
Zwar dürften 17.000 Tropfen – auf Basis der Testfläche von einem Quadratzentimeter – der Regenmenge von einigen Jahren entsprechen. Ein Photovoltaik-Modul ist aber auf eine Haltbarkeit von über 25 Jahren hin ausgerichtet.
Stromversorgung von kleineren Sensoren
Entsprechend sei der Einsatz ihres Systems auch vor allem für die Stromversorgung von kleinen Sensoren in Smart Citys realistisch, etwa bei Beschilderung oder Monitoring, wie die Forscher:innen schreiben. Auch in abgelegenen Gebieten wie beispielsweise Meeresstationen könnten solche Systeme eine Rolle spielen… weiterlesen
