Durchsichtige Solarzelle verdoppelt Stromausbeute

Los Angeles (USA) - Mit durchsichtigen Solarzellen könnten sich die Glaspaläste in den Innenstädte zu effizienten Kraftwerken wandeln. An der University of California in Los Angeles schaffte es eine Gruppe von Wissenschaftlern nun, die Stromausbeute im Vergleich zu früheren Prototypen fast zu verdoppeln. Mit einer ausgeklügelten Tandemstruktur, die die Forscher in der Fachzeitschrift „Energy & Environmental Science“ vorstellen, konnten Wirkungsgrade von etwa sieben Prozent erreicht werden. Das entspricht verglichen mit kommerziellen Solarmodulen zwar nur einem Drittel, doch wegen der Größe der verfügbaren Fensterfronten wären dennoch nennenswerte Stromausbeuten erreichbar.

Lichtaktive, organische Substanzen aus der Gruppe der Thiophene bilden die Grundlage für die durchsichtigen Solarzellen. Das Team um Yang Yang an der Henry Samueli School of Engineering and Applied Science stapelte dazu zwei verschiedene Solarmodule – beschichtet mit nasschemischen Verfahren – übereinander. So konnte der Prototyp vor allem die im Sonnenspektrum enthaltene Wärmestrahlung zu einem großen Teil absorbieren und über den photovoltaischen Effekt in elektrischen Strom umwandeln. Sichtbares Licht dagegen wurde sehr viel schlechter eingefangen, so dass die Solarzelle mit einem grünlich bis grauem Schimmer etwa die Hälfte davon durchließ. Die dafür verantwortlichen Transmissionsraten rangierten abhängig von der Wellenlänge zwischen 30 und 51 Prozent.

Vor einer kommerziellen Fertigung dieser durchsichtigen Solarzellen muss das Produktionsverfahren allerdings noch für große Flächen mit möglichst günstigen Beschichtungsmethoden optimiert werden. Dann könnten Fenster von Bürogebäuden damit bedeckt werden. Da heute schon Sonnenlicht mit Jalousien oder sich selbst verdunkelnden Gläsern abgeschirmt wird, muss keine unerwünschte Verdunkelung der Innenräume durch die neuartigen Solarzellen befürchtet werden. Im Gegenteil böten die Module einen weiteren Vorteil: Da sie vor allem Wärmestrahlung absorbieren, ließe sich ein Aufheizen der Innenräume in Sommermonaten zusätzlich verhindern und der Stromverbrauch von Klimaanlagen würde sinken.

Trotz der noch bescheidenen Wirkungsgrade der durchsichtigen Solarzellen wären weitere Anwendungen auf bisher ungenutzten, glatten Flächen vorstellbar. So könnten Scheiben von Autos mit den Solarmodulen ausgestattet werden, um mit dem gewonnenen Strom die Lichtmaschine zu entlasten. Wie viel Treibstoff sich dadurch einsparen ließe, konnten die Forscher bislang noch nicht abschätzen.