Schema der Allwettersolarzelle. ©Bild: Wiley-VCH

Allwetter-Solarzelle: Bei Regenwetter Solarstrom erzeugen

(PM) Solarenergie ist im Aufschwung, viele technische Fortschritte haben Solarzellen in den letzten Jahren bereits sehr effektiv und kostengünstig werden lassen. Ein grosser Nachteil besteht jedoch nach wie vor: Bei Regenwetter wird kein Strom produziert. Das muss aber nicht so bleiben: Chinesische Forscher stellen in der Zeitschrift Angewandte Chemie einen neuen Ansatz für eine Allwetter-Solarzelle vor.


Diese wird nicht nur durch Sonnenlicht, sondern auch durch auftreffende Regentropfen angeregt.

Transparenter Film aus Graphen
Für die Umwandlung von Sonnenenergie in Elektrizität entwickelte das Team von der Ocean University of China (Qingdao) und der Yunnan Normal University (Kunming, China) eine sehr effektiv arbeitende Farbstoff-Solarzelle. Damit auch bei Regen Elektrizität erzeugt werden kann, beschichteten sie diese mit einem hauchfeinen transparenten Film aus Graphen.

Graphen ist eine zweidimensionale Kohlenstoffmodifikation aus bienenwabenförmig verknüpften Kohlenstoffatomen. Sie lässt sich gut durch Oxidation von Graphit, Trennung der einzelnen Schichten und anschliessende Reduktion herstellen. Graphen zeichnet sich durch seine aussergewöhnlichen elektronischen Eigenschaften aus: Es ist elektrisch leitfähig und reich an Elektronen, die über die gesamte Schicht frei beweglich (delokalisiert) sind. In wässriger Lösung kann Graphen zudem mit seinen Elektronen positiv geladene Ionen binden (Lewis-Säure-Base-Wechselwirkungen). Diese Eigenschaft wird z.B. genutzt, um Bleiionen und organische Farbstoffe aus Lösungen zu entfernen.

Pseudokondensator
Dies hat die Forscher um Qunwei Tang inspiriert, Graphen-Elektroden zu verwenden, um Strom aus dem Aufprall von Regentropfen zu gewinnen. Regentropfen sind kein reines Wasser, sondern enthalten Salze, also positiv und negativ geladene Ionen. Die positiv geladenen Ionen, wie Natrium-, Calcium- und Ammonium-Ionen, können an der Graphen-Oberfläche gebunden werden. An der Kontaktstelle zwischen Regentropfen und Graphen reichern sich auf der Wasserseite positive Ionen an, auf der Graphen-Seite frei bewegliche Elektronen. So entsteht eine elektrische Doppelschicht aus Elektronen und positiv geladenen Ionen – ein sogenannter Pseudokondensator. Die damit verbundene elektrische Potentialdifferenz reicht aus, um eine Spannung und einen Stromfluss zu erzeugen.

Text: Wiley Online Library, Originalartikel: A Sun and Rain Bi-Triggering Solar Cell, von Prof. Qunwei Tang, Ocean University of China

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3 Kommentare

Manfred Millmann - Bund Naturschutz e.V.

Die Technik scheint Potential zu haben. Wenn es gelingt, die Effizienz entsprechend zu steigern und die Kosten gering zu halten.

Diego Fiscber

So ein Mist!
Die einzigen, denen solche Meldungen helfen, sind die PV-Verhinderer.

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