Spannende Entwicklung: Solarzellen, die auch nachts arbeiten!
In der Fachzeitschrift Applied Physics Letters haben Forscher der Stanford University eine Studie über eine photovoltaische Zelle veröffentlicht, die tagsüber und nachts Sonnenenergie sammelt und so den Einsatz von Batterien überflüssig macht.
Solarzellen oder Photovoltaikmodule liefern tagsüber Energie, aber die Speicherung der Energie für den späteren Gebrauch erfordert eine umfangreiche Energiespeicherung. Während der Nacht strahlen die Solarzellen Wärme ab und geben sie an die Atmosphäre ab, wobei die Temperatur einige Grad unter der Umgebungstemperatur liegt.
Das in der Entwicklung befindliche Gerät nutzt ein thermoelektrisches Modul, um aus dem Temperaturgefälle zwischen der Zelle und der Luft Spannung und Strom zu erzeugen. Dieser Prozess hängt von der thermischen Auslegung des Systems ab, die eine heiße und eine kalte Seite umfasst.
"Man möchte, dass das Thermoelektrikum einen sehr guten Kontakt sowohl mit der kalten Seite, also der Solarzelle, als auch mit der heißen Seite, also der Umgebung, hat", sagt der Autor dieser Studie, Sid Assawaworrarit. "Wenn Sie das nicht haben, werden Sie nicht viel Energie aus diesem Mechanismus ziehen können."
Neue Wege der Energiegewinnung
Sie ist kostengünstig zu installieren und könnte im Prinzip in bestehende Solarzellen eingebaut werden. Es ist auch einfach, sodass der Bau an abgelegenen Orten mit begrenzten Ressourcen möglich ist.
"Wir haben es geschafft, alles aus handelsüblichen Komponenten zu bauen, einen sehr guten thermischen Kontakt herzustellen, und das Teuerste an der ganzen Anlage war das thermoelektrische Kraftwerk selbst", so Zunaid Omair, einer der Autoren.
Nighttime electric power generation at a density of 50mW/m2 via radiative cooling of a photovoltaic cell: Applied Physics Letters: Vol 120, No 14
— Rahim Sajan (@RahimSajan) April 11, 2022
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Der nächtliche Stromverbrauch für die Beleuchtung erfordert nur wenige Watt. Das derzeitige Gerät erzeugt 50 Milliwatt pro Quadratmeter, was bedeutet, dass für die Beleuchtung etwa 20 Quadratmeter Photovoltaikfläche benötigt werden.
"Keine dieser Komponenten wurde speziell für diesen Zweck entwickelt", so der Autor Shanhui Fan. "Ich denke also, dass es Raum für Verbesserungen gibt, und zwar in dem Sinne, dass die Leistung besser sein könnte, wenn jede dieser Komponenten tatsächlich für unseren Zweck entwickelt worden wäre.
Ziel des Teams ist es, die thermische Isolierung und die thermoelektrischen Komponenten des Geräts zu optimieren. Sie erforschen technische Verbesserungen an der Solarzelle selbst, um die Strahlungskühlung zu verbessern, ohne ihre Fähigkeit, Sonnenenergie zu sammeln, zu beeinträchtigen.