Das ist ein Artikel vom Top-Thema:

Video-Tipp

Diese Solarzelle liefert auch nachts Strom

Die TEG-Solarzelle macht es möglich, auch nachts Strom zu produzieren. Wie das funktioniert, fanden Forscher der Standford Universität heraus.

am Montag, 20.06.2022 - 10:06

Eine jüngst veröffentlichte Studie zeigt, dass sich der Strombedarf der Erde allein schon durch die Photovoltaikanlagen auf Hausdächern decken lässt. Es gibt circa 250.000 km2 Fläche, die für PV geeignet ist.

Mit modifizierten Solarzellen auch nachts Strom produzieren

Die PV-Dachflächen reichen aus, um 27 Billionen kWh an Strom zu liefern. Problematisch ist bei PV jedoch die Wetterabhängigkeit und, dass Solarzellen nur tagsüber arbeiten können. Ist kein Licht verfügbar, sind die Zellen unbrauchbar. Deshalb wird eine flächendeckende Speichertechnikinfrastruktur benötigt, ohne die Photovoltaik nicht grundlastfähig ist.

Das könnte sich mit dem amerikanischen Forscherteam der Universität Stanford ändern. Mit modifizierten Solarzellen ist es auch möglich, in der Nacht Strom zu produzieren. Tagsüber wird die Solarzelle auf bis zu 65 Grad Celsius aufgeheizt. Bei Dunkelheit gibt sie diese Wärme ab und kühlt aufgrund des fehlenden Sonnenlichts aus. Sie wird jedoch viel kälter als erwartet, und zwar kälter als die Umgebungsluft.

Solarzelle muss um thermoelektrischen Generator erweitert werden

Die Gesetze der Thermodynamik erklären dieses Phänomen. Ein Wärmefluss fließt immer von der heißen Quelle zu einer kalten Senke – ähnlich wie ein Druckausgleich von Hoch- Richtung Tiefdruckgebiet.

Dafür muss die TEG-Solarzelle um einen thermoelektrischen Generator erweitert werden. Dieser ermöglicht die Gewinnung von Strom durch Temperaturunterschiede. Relevant ist hierfür der Seebeck-Effekt. Dieser ermöglicht, dass bei einem Temperaturunterschied zwischen den beiden Kontaktstellen eine elektrische Spannung entsteht.

Was kostet das Nachrüsten der Solarzelle?

Eine Erweiterung von Solarzellen um dieses Konzept ist preiswert. Die Herstellungskosten für Kühlkörper und thermoelektrische Generatoren liegen im Cent- bis Eurobereich. Experimente ergaben bei Dunkelheit eine Leistung von 0,05 W pro m2. Tagsüber hingegen findet die Leistung einer Solarzelle von 200 W pro m2 statt. Theoretisch lässt sich jedoch der Wirkungsgrad nachts ohne Probleme um den Faktor 40 erhöhen.

Das Projekt befindet sich in einem sehr frühen Stadium, jedoch stellen Modifikationen mit zwei Watt kein Problem dar. Damit ist die Stromausbeute in der Nacht immer noch deutlich geringer als am Tag, jedoch kann die Solarzelle auf diese Art 24 Stunden am Tag Strom liefern. Dadurch lassen sich ein bis zehn Prozent der notwendigen Batteriesysteme einsparen.