Hitze wird auch genutzt 22.01.2014, 15:17 Uhr

MIT-Forscher steigern Wirkungsgrad von Solarzellen durch Nanotechnik

Die Energieeffizienz herkömmlicher Solaranlagen lässt sich von den bisher maximal rund 33 auf bis zu 80 Prozent erhöhen, wenn ein deutlich breiteres Spektrum des Sonnenlichts genutzt werden kann. Eine entsprechende Technik haben jetzt Ingenieure des MIT in den USA entwickelt.

Auf bis zu 962 Grad Celsius erhitzt sich ein neuer Typ von Solarzelle, den Forscher am Massachusetts Institute of Technology entwickelt haben. Die Zelle nutzt deutlich mehr Wellenlängen des Lichtes.

Auf bis zu 962 Grad Celsius erhitzt sich ein neuer Typ von Solarzelle, den Forscher am Massachusetts Institute of Technology entwickelt haben. Die Zelle nutzt deutlich mehr Wellenlängen des Lichtes.

Foto: MIT/John Freidah

Die Ingenieure des Massachusetts Institute of Technology (MIT) arbeiten daran, die Fülle der Wellenlängen des Sonnenlichts wirklich weitestgehend zu nutzen. Bei herkömmlichen, silikonbasierten Solarzellen werden die Photonen, deren Energie in elektrischen Strom umgewandelt werden soll, nicht voll genutzt. Um das zu umgehen, legen die MIT-Forscher zwischen das einstrahlende Sonnenlicht und die herkömmliche Solaranlage ein Umwandlermaterial.

Dieses Material besteht aus zwei Schichten. Jene Schicht, die dem Sonnenlicht zugewandt ist, absorbiert die Sonnenstrahlung und erhitzt sich dabei stark. Die zweite Schicht, die der Solaranlage zugewandt ist, emittiert diese Hitze mit einer Infrarot-Wellenlänge, die auf die Solarzellen genau abgestimmt ist.

Kernstück ist die Nanotechnik im Umwandlermaterial

Wie das MIT berichtet, wurde der Durchbruch erreicht durch das neuartige Material, dass die Hitze weiterleitet. Dazu nutzen die Ingenieure ein Raster von mehrwändigen Kohlenstoff-Nanoröhren, die die Energie des Lichts ganz besonders effizient absorbieren. Die Peak-Effizienz des Sonnenlichts haben die Forscher nach eigenen Angaben um den Faktor 750 gesteigert. Die Temperaturen in dem Absorber stiegen in der Spitze auf 962 Grad Celsius.

Die Ingenieure am MIT haben mit Hilfe der Nanotechnik eine Solarzelle entwickelt, die Hitze in elektrischen Strom umwandelt. Jetzt sollen Tests mit größeren Zellen starten.

Die Ingenieure am MIT haben mit Hilfe der Nanotechnik eine Solarzelle entwickelt, die Hitze in elektrischen Strom umwandelt. Jetzt sollen Tests mit größeren Zellen starten.

Foto: MIT/John Freidah

Getestet wurde eine Solarzelle in Miniaturausführung mit einem ein Zentimeter großen Chip. Jetzt sollen sich Tests mit Zehn-Zentimeter-Chips anschließen. Die neue Technik ermöglicht nach Aussage von Ivan Celanovich, dem Leiter des Forscherteams am MIT, eine deutlich höhere Stromproduktion durch die bessere Ausnutzung der Wellenlängen des Sonnenlichtes. Im Idealfall seien mehr als 80 Prozent Wirkungsgrad möglich, so Co-Autorin Evelyn Wang.

Mit dem MIT-Verfahren lässt sich Energie besser speichern

Das neue Verfahren weist neben der höheren Stromausbeute nach Einschätzung der MIT-Forscher zugleich aber auch noch einen ganz anderen Vorteil auf: Hitze lösst sich nämlich ungleich einfacher als elektrischer Strom speichern. Insbesondere kann die durch die Sonneneinstrahlung erzeugte Hitze zeitlich versetzt in Strom umgewandelt werden – und zwar etwa zu Tageszeiten, wenn die Sonne nicht mehr scheint, aber viel Strom benötigt wird.

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