Um die bei Tageslicht gewonnene Solarenergie auch nachts nutzen zu können, muss sie in großen Batterien gespeichert werden. Forscher der Stanford University, darunter der Co-Studienautor und Elektroingenieur Sid Assawaworrarit, wollen dafür jedoch eine Lösung gefunden haben. Sie haben Solarzellen so verbessert, dass sie selbst nachts Strom erzeugen können. Darüber berichtet Assawaworrarit gemeinsam mit den zwei weiteren Co-Autoren Zunaid Omair und Shanhui Fan in einem veröffentlichten Report des "AIP Publishing" des American Institute of Physics.
Das entwickelte System nutzt die Wärme, die von der Erde zurück in den Weltraum entweicht. So erzeugt das Solarpanel, welches mit einem thermoelektrischen Generator ausgestattet ist, aus dem Temperaturgefälle zwischen der Solarzelle und der Luft Spannung und Strom.
"Tagsüber kommt das Licht von der Sonne und trifft auf die Solarzelle, aber nachts ist es genau umgekehrt", sagt Assawaworrarit gegenüber dem Portal "Interesting Engineering". Denn die Solarzellen senden Infrarotstrahlung aus. "Es gibt tatsächlich Licht, das [vom Solarmodul] ausgeht, und das nutzen wir, um in der Nacht Strom zu erzeugen. Die Photonen, die in den Nachthimmel hinausgehen, kühlen die Solarzelle ab", erklärt er weiter.
Wenn der Himmel wolkenklar ist, reflektiert das Infrarotlicht zurück zur Erde, wodurch es zu einem Temperaturunterschied von mehreren Graden kommt, erklärt Assawaworrarit. Einen Teil der Wärme, die von der wärmeren Luft zum kühleren Solarpanel fließt, konnte der Elektroingenieur und sein Forscherteam schließlich in Strom umwandeln.
Das Gerät, das die Forscher auf dem Dach der Stanford University installiert haben, erzeugt in einer klaren Nacht etwa 50 Milliwatt pro Quadratmeter Sonnenkollektor. "Ich denke, das ist wahrscheinlich ein Rekordwert", so Assawaworrarit. Theoretisch sollen zumindest ein oder zwei Watt pro Quadratmeter möglich sein.
Solarzellen seien kostengünstig und haben einfachen Aufbau
Co-Autor Zunaid Omair schreibt in dem AIP-Report: "Wir haben es geschafft, das Ganze aus handelsüblichen Komponenten zu bauen, einen sehr guten thermischen Kontakt herzustellen, und das Teuerste an der ganzen Konstruktion war das Thermoelektrikum selbst."
Das Gerät sei kostengünstig und könnte im Prinzip in bestehende Solarzellen integriert werden. Der Aufbau sei zudem einfach und könne damit auch an abgelegenen Orten mit begrenzten Ressourcen gebaut werden, heißt es.
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Das Forscherteam will die Wärmeisolierung und die thermoelektrischen Komponenten des Geräts noch optimieren, um schließlich die Solarzelle weiter zu verbessern. "Ich denke also, dass es Raum für Verbesserungen gibt, in dem Sinne, dass die Leistung besser sein könnte, wenn man jede dieser Komponenten wirklich für unseren Zweck entwickeln würde", schreibt Co-Autor Shanhui Fan.
