Atmende Solarbatterie 06.10.2014, 13:34 Uhr

US-Forscher haben Solarzelle mit Akku kombiniert

Normalerweise sind Solarzellen und Akkus getrennte Geräte: Jetzt haben amerikanische Ingenieure ein Modul entwickelt, das den Strom der eigenen Solarzellen gleich abspeichert. Das soll die Kosten und Übertragungsverluste senken.

Prof. Yiying Wu von der Universität in Ohia: In der Hand hält er eine Solarzelle, die mit einer Batterie kombiniert ist. Dass soll die Effizienz erhöhen und die Kosten senken.

Prof. Yiying Wu von der Universität in Ohia: In der Hand hält er eine Solarzelle, die mit einer Batterie kombiniert ist. Dass soll die Effizienz erhöhen und die Kosten senken.

Foto: NBC/Screenshot Ingenieur.de

Yiying Wu, Professor für Chemie und Biochemie an der Universität von Ohio, ist ein Kunststück gelungen: Er hat eine Solarzelle, die auf Titandioxid basiert, mit einer Batterie kombiniert, die Energie durch Umwandlung von Kaliumoxid in Kalium speichert. Die frisch erzeugte Elektrizität wird in der Zelle gleich gespeichert, wenn sie keinen direkten Abnehmer findet. Yiying Wu glaubt, dass die Kombination aus Solarzelle und Batterie die Kosten um 25 Prozent senkt. Er will das System der Industrie in Lizenz überlassen.

Das neue Konzept verhindert auch den Verlust von Elektronen auf dem Weg von der Zelle zur externen Batterie und damit von Strom. Üblicherweise kommen nur 80 Prozent der in der Solarzelle erzeugten Elektronen im Speicher an, so der Chemieprofessor. In seinem System sind es nahezu 100 Prozent.

Im Akku wird Lithium durch Kalium ersetzt

Statt Kalium setzen die amerikanischen Ingenieure in der Batterie Lithium ein. Beim Laden verwandelt sich Lithiumperoxid in Lithiumionen und Sauerstoff. Letzteren atmet das Kombisystem aus. Beim Entladen kehrt sich der Vorgang um. In der Solarzelle kombinierten sie zunächst Titandioxid und Ruthenium. Dabei machten sie eine Erfahrung, die andere schon früher gemacht haben.

Schon nach acht Stunden war der Wirkungsgrad auf einen inakzeptablen Wert gesunken. Als sie statt des Rutheniums schlichten Eisenrost einsetzten, war das Problem behoben.

Feines Titangeflecht statt festen Materials

„Im Grunde ist es eine atmende Batterie“, sagt Wu. „Sie atmet ein, wenn sie entladen wird, und sie atmet aus, wenn Strom hineinfließt.“ Eine normale Solarzelle lässt diesen Prozess nicht zu, weil sie aus einem festen Material besteht wie Silizium, das keine Luft durchlässt.

Der Akku enthält ein feines Geflecht aus Titan, auf dem feine Stengel aus Titandioxid wachsen ließen.

Der Akku enthält ein feines Geflecht aus Titan, auf dem feine Stengel aus Titandioxid wachsen ließen.

Foto: Universität von Ohio

Die US-Wissenschaftler lösten das Problem durch ein feines Geflecht aus Titan, auf dem sie feine Stengel aus Titandioxid wachsen ließen. Die dünnen Fädchen fangen das Sonnenlicht ein und die Luft strömt ungehindert durch das Geflecht.

Die Kalium-Luft-Batterie hat bereits einen Preis gewonnen. Das US-Departement of Energy machte für die innovative Entwicklung 100.000 Dollar locker, die in die Entwicklung der Speicherzelle flossen. Zur Vermarktung der Batterie gründeten Yiying Wu und sein Mitentwickler und Doktorand Xiaodi Ren ein Spin-off mit Namen KAir Energy Systems.

Top Stellenangebote

Landeshauptstadt München-Firmenlogo
Landeshauptstadt München Mitarbeiter/innen für Energiemanagement und Anlagenoptimierung in städtischen Gebäuden München
Peek & Cloppenburg KG-Firmenlogo
Peek & Cloppenburg KG Projektleiter (M/W) Facility Management Baubereich Düsseldorf
Schweizer Electronic AG-Firmenlogo
Schweizer Electronic AG Qualitätsingenieur (m/w) Schwerpunkt Messtechnik-Leistungselektronik Schramberg
Exxon Mobil Chemical Central Europe GmbH-Firmenlogo
Exxon Mobil Chemical Central Europe GmbH Technischer Vertriebsingenieur (m/w) Köln
Donaldson Filtration Deutschland GmbH-Firmenlogo
Donaldson Filtration Deutschland GmbH Fertigungsingenieur (m/w) Haan
WEITMANN & KONRAD GMBH & CO. KG-Firmenlogo
WEITMANN & KONRAD GMBH & CO. KG Ingenieur (m/w) Elektrotechnik / Softwareentwickler Leinfelden-Echterdingen
üstra Hannoversche Verkehrsbetriebe AG-Firmenlogo
üstra Hannoversche Verkehrsbetriebe AG Fachkraft (m/w) Bauplanung und Projektsteuerung für elektrische Anlagen Hannover
Staatliches Bauamt Freising-Firmenlogo
Staatliches Bauamt Freising Diplom-Ingenieur (m/w) der Fachrichtung Architektur / Bauingenieurwesen Freising
Staatliches Bauamt Freising-Firmenlogo
Staatliches Bauamt Freising Ingenieur Fachrichtung Verkehrstechnik / Bauingenieur Fachrichtung Umwelttechnik (m/w) München
Staatliches Bauamt Freising-Firmenlogo
Staatliches Bauamt Freising Bauingenieur (m/w) Fachrichtung Brückenbau München