Solarzellen aus der Sprühdose
Wie praktisch wäre das: Solarzellen einfach mit der Sprühdose auf Hausdächer, Gartenmöbel oder Autodächer sprühen. Kanadische Forscher arbeiten an einer Methode, winzige Solarzellen in die Sprühdose zu stecken.
Klassische Solarzellen in einem Solarpark in Moos (Unterfranken). Die Forscher aus Kanada setzen hingegen auf Kristalle im Nanobereich, die sie in eine Sprühdose stecken. So sollen auch unregelmäßig geformte Gegenstände zu Photovoltaik-Trägern werden.
Foto: Karl-Josef Hildenbrand/dpa
Illan Kramer hat einen Traum: „Ich stelle mir vor, dass eines Tages zwei Techniker mit Ghostbuster-Rucksäcken zu uns nach Hause kommen und das Dach besprühen.“ Dieser Traum ist gar nicht so unrealistisch, denn Kramer und seine Kollegen von der University of Toronto haben eine Methode entwickelt, mit der winzige Solarzellen auf flexible Oberflächen gesprüht werden können. Mit dem lichtempfindlichen Material können auch unregelmäßig geformte Gegenstände beschichtet werden.
Solarzellenspray besteht aus nanogroßen Kristallen
Seit Jahren schon tüfteln die Ingenieure der University of Toronto an dem neuen Solarzellenspray. Wichtigster Bestandteil sind die sogenannten colloidal quantum dots (CQD). Das sind Kristalle im Nanogrößenbereich, die aus einem Halbleitermaterial hergestellt und als photovoltaisches Medium verwendet werden können. Bisher konnten solche CQDs nur in aufwändigen und kostspieligen Prozessen auf Materialien aufgebracht werden. Das soll sich mit der Erfindung von Kramer und seinem Team ändern.
Die winzigen Solarzellen werden in einer Flüssigkeit gleichmäßig gelöst und in feinem Nebel in hauchdünner Schicht auf der Oberfläche verteilt. Das kann zum Beispiel eine Folie sein. Sie lässt sich dann auf flexiblen Oberflächen aufbringen.
Quelle: University of Toronto
Dafür haben sie eine Sprühvorrichtung gebaut, die aus preiswerten und leicht verfügbaren Teilen besteht. Die Sprühdüse etwa stammt aus der Industrie und wird normalerweise in Stahlwerken zur Kühlung des Stahls verwendet. Die winzigen Solarzellen werden nun in einer Flüssigkeit gleichmäßig gelöst und in feinem Nebel in hauchdünner Schicht auf der Oberfläche verteilt. Das kann zum Beispiel eine Folie sein, die anschließend auf allen möglichen flexiblen Oberflächen aufgebracht wird. Die Wissenschaftler rechnen vor, dass ein solarbesprühtes Autodach genügend Energie produzieren würde, um drei 100-Watt Glühbirnen zu versorgen.
Unterschiedlich große Partikel können verschiedene Wellenlängen einfangen
Besonders effektiv sind die CQDs allerdings noch nicht. Die Effizienz liegt nach Angaben der Wissenschaftler zwischen sieben und acht Prozent. Das ist wesentlich weniger als industriell gefertigte herkömmliche Solarpaneele leisten können. „Die Entwicklung der CQDs steht noch ganz am Anfang“, sagt Professor Ted Sargent, der die Fakultät für angewandte Wissenschaft und Ingenieurwissenschaft an der University of Toronto leitet. „Die Leistungsfähigkeit wird sich in diesem Bereich aber sehr schnell verbessern und wir werden die neue Klasse von Solarzellentechnologie bald industrietauglich machen.“
Von großem Interesse für die Wissenschaftler wird dabei auch ein spezieller Aspekt sein. Die winzigen CQDs haben nämlich den großen Vorteil, dass sie durch eine Veränderung in der Größe der Nanopartikel verschiedene Wellenlängen aus dem Sonnenlichtspektrum absorbieren können. Daraus könnten multifunktionale Solarzellen entstehen, in denen größere und kleinere Partikel nebeneinander gesetzt werden und so die Sonnenstrahlung optimal ausnutzen.
