Solarbatterien: Neues Material absorbiert Licht und speichert Energie
Im Bereich der Solartechnik ist das Ziel im Grunde, so viel Licht wie möglich einzufangen, es in Energie umzuwandeln und zur Deckung des Energiebedarfs bereitzustellen. In dem Prozess zwischen dem Einfangen des Lichts durch die Solarzelle und der bedarfsgerechten Nutzung der Energie spielt die Speicherung eine entscheidende Rolle, da die Verfügbarkeit der Solarenergie von Natur aus unbeständig ist. Deswegen sind Solarbatterien für die Energiewende von großer Bedeutung. Nun hat ein internationales Forschungsteam laut Science Daily ein Material entwickelt, das solche Batterien effizienter als je zuvor machen könnte.
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Stabile Struktur für photovoltaisches Gerät
Alberto Jiménez-Solano, Forscher am Fachbereich Physik der Universität Córdoba, hat zusammen mit einem Team des Max-Planck-Instituts für Festkörperforschung in Stuttgart eine Studie durchgeführt, in der er die Konstruktionsmerkmale einer Solarbatterie aus einem Material auf der Basis von 2D-Kohlenstoffnitrid untersucht hat. „Es ist gelungen, ein Material zu synthetisieren, das Licht absorbieren und die Energie speichern kann, um sie später bei Bedarf zu nutzen“, erklärt Alberto Jiménez-Solano, „und wir kamen auf die Idee, daraus eine Solarbatterie zu entwickeln.“
Dazu musste das Team zunächst einen Weg finden, eine dünne Schicht dieses Materials abzuscheiden. Das Material besteht aus 2D-Kaliumkohlenstoffnitrid, Poly(heptazinimid), und K-PHI. Ziel war es, eine stabile Struktur für die Herstellung eines photovoltaischen Geräts zu schaffen, da dieses Material normalerweise in Pulverform oder in wässrigen Suspensionen von Nanopartikeln vorliegt.
Solarbatterien maximieren Absorption und Speicherung
Nun stellte das Team seine neuen Solarbatterien vor. Die physikalische Struktur des Geräts besteht aus „einem hochtransparenten Glas, das eine transparente, leitfähige Beschichtung hat (um den Transport von Ladung zu ermöglichen), und einer Reihe von Schichten aus halbtransparenten Materialien (mit unterschiedlichen Funktionalitäten) und einem weiteren leitfähigen Glas, das den Stromkreis schließt“, beschreibt der Forscher.
Bei jeder der verschiedenen Schichten des Materials ist die Dichte so konzipiert, dass sie die Lichtabsorption sowie die Speicherung maximieren können. In diesem Fall kann vorgeschlagene System auf beiden Seiten Licht absorbieren, da es halbtransparent ist. Das Team hat herausgefunden, dass die rückwärtige Beleuchtung gewisse Vorteile hat, die sie „durch die Erstellung eines ersten theoretischen Entwurfs in Übereinstimmung mit den experimentellen Beschränkungen“ aufzeigen konnten. Dieses Grundlagenforschungsprojekt soll nicht nur auf dem Papier bleiben, sondern auch die experimentellen Grenzen ausloten, um machbare Entwürfe für diese Solarbatterien zu finden.
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Vorrichtung wäre sehr vielseitig
Diese Vorrichtung wäre laut den Forschenden sehr vielseitig, da sie sowohl einen großen, einmaligen Strom (wie er für einen Fotoblitz benötigt wird) als auch einen kleineren Strom, der über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten werden kann (wie er für ein Mobiltelefon benötigt wird), liefern kann. Ein weiterer Vorteil sei, dass die Vorrichtung aus einem harmlosen, reichlich vorhandenen, umweltverträglichen (aus Harnstoff gewonnenen) und leicht zu synthetisierenden Material kommt. Die nächsten Schritte umfassen die weitere Untersuchung seiner Funktionsweise in verschiedenen Situationen außerhalb des Labors und die Anpassung an verschiedene Herstellungsmöglichkeiten.
