Universitätsstudenten entwickeln Solarmodule, die auch nachts funktionieren!

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Ein Team von Ingenieuren der Stanford University hat eine Solarzelle entwickelt, die nachts etwas Strom erzeugen kann. Diese Photovoltaikzelle (PV) nutzt einen Prozess namens Strahlungskühlung, um rund um die Uhr erneuerbare Energie zu erzeugen.

Die Forschung kommt zu einem Zeitpunkt, an dem die Zahl der Solararbeitsplätze und Wohnanlagen steigt. Während herkömmliche Solarmodule tagsüber Strom liefern können, kann dieses Gerät laut der diese Woche in der Fachzeitschrift Applied Physics Letters veröffentlichten Studie als „kontinuierliche erneuerbare Energiequelle sowohl tagsüber als auch nachts“ dienen.

Das Gerät verfügt über einen thermoelektrischen Generator, der aus dem geringen Temperaturunterschied zwischen der Umgebungsluft und der Solarzelle selbst Strom gewinnen kann. „Unser Ansatz kann nächtliche Standby-Beleuchtung und Stromversorgung in Off-Grid- und Mini-Grid-Anwendungen bereitstellen, wo [Solar-]Zellen-Installationen immer beliebter werden“, heißt es in der Studie.

„Tagsüber fällt Licht von der Sonne auf die Solarzelle, aber nachts passiert das Gegenteil“, sagt Assawaworrarit. Das liegt daran, dass Sonnenkollektoren wie alles, was wärmer als der absolute Nullpunkt ist, Infrarotstrahlung aussenden. „Es gibt tatsächlich Licht [vom Solarpanel], und wir nutzen es, um nachts Strom zu erzeugen. Die Photonen, die in den Nachthimmel gelangen, kühlen tatsächlich die Solarzelle ab“, sagt er.

Wenn diese Photonen die himmelwärts gerichtete Oberfläche des Solarpanels verlassen, tragen sie Wärme mit sich. Das bedeutet, dass in einer klaren Nacht – wenn es keine Wolken gibt, die Infrarotlicht zurück zur Erde reflektieren – die Oberfläche eines Solarpanels ein paar Grad kühler ist als die Luft um ihn herum. Diesen Temperaturunterschied machen sich Assawaworrarit und seine Kollegen zunutze. Ein thermoelektrischer Generator kann einen Teil der Wärme, die von der wärmeren Luft zum kühleren Solarpanel fließt, auffangen und in Strom umwandeln.

In einer klaren Nacht erzeugt das auf dem Stanford-Dach getestete Gerät von Assawaworrarit etwa fünfzig Milliwatt pro Quadratmeter des Solarpanels (50 mW/m2). „Ich denke, das ist wahrscheinlich eine Rekordzahl“, sagt er. Aber Assawaworrarit und sein Team hören hier nicht auf. Er sagt, dass ein solches Gerät mit ein paar Verbesserungen (und an einem guten Standort) die doppelte Menge Strom erzeugen könnte.

„Die theoretische Grenze liegt wahrscheinlich bei etwa ein oder zwei Watt pro Quadratmeter“, sagt er. „Das ist keine große Zahl, aber es gibt viele Anwendungen“, bei denen diese Art von Energie nachts nützlich wäre.

Unter Mini-Grid-Anwendungen versteht man unabhängige Stromnetze. Diese können verwendet werden, wenn eine Population zu klein oder zu weit entfernt ist, um das Gitter zu erweitern. Erst vor Kurzem sind die Preise für Solarenergie gesunken und deutlich erschwinglicher geworden. Einige Unternehmen haben sich dem Programm angeschlossen und Kalifornien hat sogar Anreize für die Umstellung auf Solarenergie geschaffen.

Während der Krieg in der Ukraine weitergeht, sagte Abigail Ross Hopper, Präsidentin und CEO der Solar Energy Industries Association, dem nationalen Handelsverband der Solarindustrie, gegenüber CNBC, dass Investitionen in Energiealternativen wichtig seien.

„Angesichts der globalen Versorgungsunsicherheit müssen wir die Produktion sauberer Energie steigern und unsere Abhängigkeit von feindlichen Nationen für unseren Energiebedarf beenden“, sagte der CEO.