Winzige Perowskit-Solarzellen mit hoher Effizienz treiben Elektroautos während der Fahrt an
Forscher von der Case Western Reserve University haben den optimalen Mix aus effizienten kleinen Solarzellen und einem Batteriespeicher gefunden um die Batterie von Elektroautos während der Fahrt mit Strom zu versorgen. In Zukunft könnten die Solarzellen nahezu unsichtbar auf dem Dach und der Motorhaube von Elektro-Autos angebracht werden um diese stets mit Solar-Strom zu versorgen. Die Forscher schreiben in ihrem Bericht, dass es schon jetzt möglich sei ein Elektroauto mit der neuen Kombination aus Solar-Zellen und effektiven Batteriespeicher an einem sonnigen Tag anzutreiben.
BMW i Solar Carport Concept (Foto: BMW)
Ladestationen für Elektro-Autos können bald der Vergangenheit angehören
Mit den neuen kleinen aber sehr effizienten Solarzellen ist es durchaus möglich, dass Zwischenladestops an Stromtankstellen mit dem Elektroauto in Zukunft nicht mehr anfallen. Die optimale Verteilung der Zellen am Auto-Korpus in Kombination mit einem intelligenten Speichersystem, könnte E-Atos schon bald komplett autark machen. Ladesäulen und Ladetechnologien für die heimische Garage dürften also nur als Zwischenschritt fungieren. In einem Versuchsaufbau griffen die Forscher auf Solarzellen aus Perowskit zurück. Es handelt sich dabei um ein relativ häufig vorkommendes Mineral aus der Gruppe der Oxide und Hydroxide mit der chemischen Zusammensetzung CaTiO3. Die verwendeten Solar-Zellen bestehen jedoch aus Silokonen, die mit einer kristallinen Struktur daher kommen und vom Aufbau und der Zusammensetzung her dem gleichnamigen Mineral stark ähneln.
Neue Solarzellen auf dem Vormarsch
Perowskit-Solarzellen sollen ab 2016 in Produktion gehen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Silizium-Modulen, sind die Perowskit-Solarzellen günstiger in der Herstellung, vielseitig einsetzbar und versprechen zudem eine hohe Ausbeute. Die Forscher schalteten vier Perowskit-Solarzellen in Reihe und luden dabei direkt eine für Solar-strom ausgelegte Lithium-Batterie. Die Effizienz betrug dem Bericht zufolge 7,9 Prozent. Es handelt sich dabei wohl um die bisher größte Ausbeute, was für die Effizienz der neuen Solarzellen spricht. Zuvor gingen Experten davon aus, dass Elektroautos in Zukunft autark gestaltet werden können, wenn organische Polymer-Solarzellen die Batterien betreiben. Das dürfte den neusten Erkenntnissen zufolge jedoch ein Trugschluss gewesen sein. Die Kombination aus Polymer-Solarzellen und Lithium-Batterien ist nicht so effektiv, wie der neue Mix. Das betont auch Studienleiter Liming Dai.
Solarzellen-Film könnte im Autolack eingearbeitet werden
Das Labor von Dai entwickelte einen Film, der aus drei Schichten Perowskit-Zellen besteht. Vier der 1 Quadratmillimeter großen Flächen wurden dann in Reihe geschaltet. Die Konversionsrate zwischen Solar-Strom zu Elektrischen-Strom, der das Elektro-Auto schließlich antreibt, betrug 12,65 Prozent. Den Forschern gelang es in der Folge auch kleine, Münzen-große Lithium-Ionen-Batterien zu laden. Hier betrug die Effizienz 7,8 Prozent.
Co-Autor Jiantie Xu prognostiziert, dass die neue Technologie in nicht all zu ferner Zukunft durchaus dafür geschaffen ist Elektro-Autos, während der Fahrt mit Solar-Strom zu versorgen. Dadurch, dass die Perowskit-Solarzellen auch als Film zur Anwendung kommen können, ist es sogar möglich, dass diese im Lack der Autos integriert werden. Die Folge währen nahezu unsichtbare Sonnen-Kollektoren an den E-Autos der Zukunft. Riesige Solar-Platten auf den Dächern würden dann ebenfalls der Vergangenheit angehören. Einen kleinen Haken haben die neuen Solarzellen jedoch, so zersetzen diese sich recht schnell, wenn der Kontakt mit Flüssigkeit besteht. Forscher arbeiten jedoch unabhängig von einander an chemischen Verbindungen, die den Perowskit-Solarzellen auch bei Nässe Stabilität verleihen.
