Forscher entwickeln komplett transparente Solarzelle

Solarenergie hat riesiges Potenzial für klimafreundlichen Strom, schließlich ist die Sonne unsere verlässlichste Energiequelle. Koreanische Forscher haben eine neue durchsichtige Solarzelle entwickelt, mit der Fenster und Smartphones Strom erzeugen können.

Alltagsgegenstände erzeugen Strom

In den letzten Jahrzehnten sind Solarzellen effizienter, umweltfreundlicher und günstiger geworden. Die Zellen, die auf dem Markt sind, können allerdings nur auf Dächern oder in Solarfarmen eingesetzt werden. Durchsichtige Zellen dagegen, wie sie jetzt in Korea entwickelt wurden, könnten in Alltagsgegenstände integriert werden und damit quasi unbemerkt Strom erzeugen.

Das ist die Hoffnung von Professor Joondong Kim und seinem Team von der südkoreanischen Incheon National University. Die Forscher sehen Solarzellen künftig in Fenster, Gebäude und sogar in die Displays von Smartphones integriert. Und sie sind dieser Hoffnung gerade ein Stück nähergekommen: In einer Studie, die sie im Journal of Power Sources veröffentlichten, beschreiben sie ihre neue Entwicklung.

Die Forscher entwickelten einen transparenten Halbleiter

An der Idee von durchsichtigen Solarzellen arbeiten Forscher schon lange, bei der Umsetzung gibt es allerdings verschiedene Ansätze. Die Forscher aus Korea setzen auf einen durchsichtigen Halbleiter, also genau den Teil der Zelle, der herkömmliche Solarzellen undurchsichtig macht. Es ist auch der Teil, der das Licht einfängt und in Strom umwandelt.

Joondong Kim und sein Team entwickelten Halbleiter aus Titanoxid und Nickeloxid. Titanoxid kennt man in der Herstellung von Solarzellen bereits. Das Material ist umweltfreundlich und ungiftig und hat gute elektrische Eigenschaften. Es lässt den größten Teil des Lichts durch und absorbiert nur UV-Licht. Nickeloxid ist ebenfalls gut für die Herstellung umweltfreundlicher und günstiger Solarzellen geeignet. Das Forscherteam beschichtete ein Glassubstrat mit beiden Halbleitern und erzielte damit einen Wirkungsgrad von 2,1 Prozent.

Das klingt nicht viel, andere Ansätze für durchsichtige Zellen sind da besser. Dennoch seien die Ergebnisse vielversprechend, schreiben die Forscher, denn die Zelle funktioniere auch bei schlechten Lichtverhältnissen. Das Forscherteam konnte bereits zeigen, wie ihre Erfindung einen kleinen Motor antreibt. Das Ganze stecke noch in den Kinderschuhen, schreiben die Forscher. Die guten Ergebnisse legten jedoch nahe, dass weitere Verbesserungen möglich seien. Sie wollen jetzt daran arbeiten, die Zelle effizienter zu machen.

Sind durchsichtige Solarzellen der Durchbruch?

Transparente Solarzellen sind sehr vielseitig: Smartphones oder Uhren könnten sich selbst mit Strom versorgen, ganze Glasfassaden könnten Strom fürs Gebäude erzeugen. Trotzdem ist sich die Wissenschaft nicht einig, ob solche Solarzellen sinnvoll sind. Vor allem, weil selbst die leistungsfähigsten transparenten Zellen (Wirkungsgrad 10 Prozent) deutlich schlechter sind als herkömmliche, deren Wirkungsgrad doppelt so hoch ist.

In Masse eingesetzt, könnten durchsichtige Zellen aber eine sinnvolle Ergänzung sein und den Anteil von Solarstrom insgesamt erhöhen. Forscher aus Michigan haben errechnet, dass Solarfassaden 40 Prozent des Energiebedarfs in den USA decken können, denn dort gibt es Schätzungen zufolge sieben Milliarden Quadratmeter Glasoberflächen an Gebäuden. Ergänzt durch Energiespeicher könnten die USA sogar 100 Prozent ihres Strombedarfs mit Solarstrom decken, heißt es aus Michigan.

Das macht aber nur Sinn, wenn die Zellen günstig sind. Außerdem müssten zuerst auch Fensterhersteller überzeugt werden, denn Solarzellen macht die Herstellung von Fenstern aufwendiger und führt zu neuen Zulassungskriterien. Auch das ist noch ein Hindernis für einen massenhaften Einsatz von Solarzellen in Fenstern.

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