Jetzt kommt die Solarzelle für Drinnen: Ersatz für Ladegeräte von Smartphones und Laptops
Solarzellen aus einem synthetischen Material, das die Struktur des natürlichen Minerals Perowskit hat, aber anders zusammengesetzt ist, macht den etablierten Silizium-Solarzellen Konkurrenz. Sie haben in etwa den gleichen Wirkungsgrad, sind aber deutlich billiger und umweltverträglicher in der Herstellung und viel leichter. Lediglich die Lebensdauer lässt noch zu wünschen übrig. Das zu ändern haben sich Forscher in aller Welt auf die Fahnen geschrieben.
Perowskit-Zellen punkten erneut
Jetzt punkten Perowskit-Zellen erneut. Forscher an der National Yang Ming Chiao Tung University in Hsinchu in der Inselrepublik Taiwan haben sie jetzt so umkonstruiert, dass sie diffuses Tageslicht, das durch die Fenster fällt oder im Dauerschatten zu finden ist, und sogar Kunstlicht in Strom umwandeln können. Dazu mussten sie die so genannte Bandlücke anpassen. Diese gibt an, welche Mindestenergie nötig ist, um Elektronen in der Perowskit-Keramik auf ein höheres Energieniveau zu hieven. Diese Energie liefern Photonen, Lichtteilchen.
Perowskit-Kristall umgestaltet
Das höhere Energieniveau versuchen die Elektronen schnell wieder zu verlassen. Das können sie allerdings nur, wenn sie die Solarzelle in Form von nutzbarem elektrischem Strom verlassen. Photonen, die die Sonne aussendet, haben eine hohe Energie. Entsprechend leicht lasen sich die Elektronen energetisch anregen. Diffuses und künstliches Licht ist schwächer. Also muss die Mindestenergie reduziert werden. Das gelang dem Team um Fang-Chung Chen, Professor der Chemie, durch Veränderungen im Perowskit-Kristall.
Fast 40 Prozent Wirkungsgrad
Das Ergebnis ist beeindruckend. Bei einer Beleuchtungsstärke von weniger als 2000 Lux, was nur einem Bruchteil der Stärke des Lichts entspricht, das an einem sonnigen Tag von der Sonne kommt, aber der Helligkeit in einem Büro entspricht, haben die angepassten Perowskit-Zellen einen beeindruckenden Wirkungsgrad von 38,7 Prozent. So viel schafft keine Solarzelle für den Außenbereich. Da die Energie des Lichts, das den Strom erzeugt, allerdings gering ist, ist auch die Ausbeute eher mager. Zum Laden der Batterien von Smartphones, Laptops und Tablets reicht es jedoch allemal. Bisher gelingt mit „Solarzellen für Drinnen“ lediglich die Versorgung von Taschenrechnern und Uhren.
Strom aus dem „Schattenreich“
„Unsere Zellen sind für viele Anwendungsszenarien besser geeignet als konventionelle Zellen, beispielsweise für schattige bewölkte Außenbereiche, Innenräume und andere Umgebungen mit schwachem Licht“, so Chen.
