Dank transparenter, farbstoffsensibilisierter Solarzellen (DSCs): Fenster und Displays produzieren Strom

Seit 2014 wird intensiver an durchsichtigen Solarzellen geforscht. Vor etwa acht Jahren wurde bereits die These aufgestellt, dass transparente Solarzellen eines Tages Glas ersetzen werden. An dieser Vision wird zunehmend festgehalten und schon bald kann aus Science-Fiction Realität werden. Forschern von der Uppsala Universität in Schweden und der École Polytechnique Fédérale de Lausanne in der Schweiz ist es gelungen die faktisch durchsichtigen Solarzellen noch effektiver zu machen. Ihre Ergebnisse haben sie in einem Forschungspaper niedergeschrieben, das jüngst im Fachmagazin Nature veröffentlicht wurde.

Solarfenster produzieren Strom

Das Einsatzspektrum sogenannter farbstoffsensibilisierter Solarzellen oder dye-sensitized solar cells (DSCs), ist vielfältig. Aufgetragen auf Fensteroberflächen, können diese je nach Fläche genügend Strom erzeugen, um Raumbeleuchtung zu speisen oder elektrische Geräte wieder aufzuladen. Ein weiteres Anwendungsfeld sind Smartphone-Displays. Das betonen auch die Forscher in ihrem Paper. So bestünde durchaus die Möglichkeit, dass das Smartphone- oder auch Smartwatch-Display genügend Energie produziert, um einen nicht unwesentlichen Anteil an benötigtem Strom selbst zu erzeugen. Das Ganze wäre auch praktisch beim Einsatz in Gewächshäusern, Oberlichtern, Glasfassaden oder auch Als zweite „Haut“ für Elektroautos oder Elektro-LKWs.

Wirkungsgrad transparenter Solarzellen von bis zu 30,2 Prozent

Die farbstoffsensibilisierten Solarzellen können nicht nur transparent, sondern auch in jeder beliebigen Farbe produziert werden. Somit lassen sich diese auch perfekt in verschiedene Designs integrieren. Die neusten Forschungen verlagerten ihren Fokus auf die Effizienzsteigerung der transparenten Solarzellen vor allem bei schlechteren Lichtverhältnissen. Diese scheint nun gelungen zu sein, so dass der Einsatz in der realen Welt vermehrt realistischer erscheint. Dem Paper können anschauliche Zahlen entnommen werden. So können leistungsfähige Zellen der neuen Generation mit einer Größe von 2,8 Quadratzentimeter eine Leistungsumwandlungseffizienz bzw. Wirkungsgrad von 28,4 bis 30,2 Prozent aufweisen. Dabei variierten die Umgebungslichtverhältnisse stark. Kleinere Zellen konnten immerhin noch einen Wirkungsgrad von 15,2 Prozent erzielen und konnten diesen über 500 Stunden halten. Es handelt sich mithin um gute Mittelwerte. Für einen konkreten Blick hinter die Technologie empfehlen wir das Paper zu lesen.

Im Januar 2021 kamen bereits Berichte über leistungsfähige transparente Solarzellen für Fenster auf. Forschende haben zu diesem Zeitpunkt statuiert, dass ein Wirkungsgrad von 10 Prozent bei der Massenproduktion von Solar-Fenstern das Maximum wäre. Allerdings gelang es Forschern der Ulsan National Institute of Science and Technology in Südkorea mittels eines Tricks einer optischen Täuschung den Wirkungsgrad von transparenten Solarzellen auf 12,2 Prozent anzuheben.