Was haben Hassliebe, Flüssiggas und eine vollständig transparente Solarzelle gemein? Antwort: Es handelt sich um Oxymora. Das sind Dinge, die es eigentlich nicht gibt – obwohl es sie doch gibt.
Forscher der Michigan State University im gleichnamigen US-Bundesstaat haben kürzlich eine solche transparente Solarzelle vorgestellt. Bisher galt das als unmöglich. Die US-Amerikaner waren – ganz ihrem Erfindergeist folgend – so realistisch, das Unmögliche zu versuchen. Und das in Zeiten einer Annäherung an die kubanische Nachbarinsel. Die US-Forscher sind dabei auf gutem Weg. Denn die glastransparente Zelle ist zwar durchsichtig, aber eben doch handfest und greifbar.
Das Prinzip der US-Forscher basiert darauf, einen Teil des Lichtspektrums in Strom umzuwandeln. Das Ergebnis waren bisher semitransparente Solarzellen. Bei steigender Transparenz wurde der Wirkungsgrad immer geringer, bis er bei vollständiger Transparenz auf null sank. Albert Einstein würde sich wohl verwundert die Augen reiben. Das Physikgenie erhielt bekanntlich 1921 den Nobelpreis für die Entdeckung des photovoltaischen Effekts.
Die US-Forscher konzentrieren sich dabei auf das Lichtspektrum, das vom Menschen ohnehin nicht wahrgenommen wird. Sie haben einen Konzentrator auf einer Fensterscheibe platziert, der Strom erzeugt. Das Fenster bleibt vollständig transparent. „Niemand will hinter gefärbtem Glas sitzen“, sagt Richard Lunt, Professor für chemische Verfahren und Materialwissenschaften an der Michigan University. Er leitete das Projekt zur Entwicklung der transparenten Solarzelle.
Kleine Salzmoleküle
Die Schicht haben die Amerikaner aus kleinen, organischen Salzmolekülen kreiert. Diese schlucken einen Teil des Lichtspektrums, das für ein menschliches Auge unsichtbar ist. „Wir können nur das ultraviolette und das nahe infrarote Licht einfangen, sodass die anderen Wellenlängen des Lichtspektrums infrarot glühen“, erklärt Lunt. Dieses infrarote Licht werde an den Rand der organischen Schicht geleitet. Dort sitzen dünne Streifen von Solarzellen, die es in Strom wandeln.
Zudem ist das Material sehr biegsam, ein weiterer Vorteil. „In dem frühen Entwicklungsstadium haben die Zellen das Potenzial, die Kosten schnell durch eine industrielle Fertigung zu senken. Auch in anderen Produkten könnten die Folien eingebaut werden“, betont Lunt. Die Einsatzmöglichkeiten sind vielfältig: Fenster von Gebäuden, Fassaden oder Autos, auch Bildschirme von Mobiltelefonen, Tablets oder Laptops.
Lunt und sein Team haben allerdings noch einige Arbeit vor sich. Denn der Wirkungsgrad der Zellen liegt bei gerade mal einem Prozent. Wenn die Zellen voll optimiert sind, rechnen die Forscher mit mehr als fünf Prozent. Wie man es biegt und wendet: Damit liegen die mit Salz beschichteten Plastikzellen unter den Werten, die die organische Photovoltaik mit semitransparenten Folien bereits erzielt. Es sei denn, Unmögliches wird noch mal möglich.
Vollkommen transparent und doch photovoltaisch aktiv: Die Solarzellen der Forscher von der Michigan State University haben bisher noch einen Wirkungsgrad von knapp einem Prozent.
