Energiespeicher in der Solarzelle

Die Solarenergie ist eine wichtige Quelle erneuerbarer Energien, steht allerdings vor einem Problem: Oft wird der erzeugte Strom nicht dann benötigt, wenn er produziert wird. Um diesen zeitlichen Unterschied zwischen Angebot und Nachfrage zu überbrücken, sind Energiespeicher notwendig. Forschende der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) arbeiten hierfür an einer Lösung: Solarmodule, die den erzeugten Strom nicht nur produzieren, sondern auch direkt speichern können. Dies könnte die Notwendigkeit externer Energiespeicher reduzieren und die Effizienz von Solaranlagen steigern.

Das Team der FAU setzt bei der Entwicklung ihrer Solarzellen auf das Molekül Norbornadien, einen flüssigen Kohlenwasserstoff. Wenn dieses Molekül mit ultraviolettem Licht bestrahlt wird, verändert es seine Atombindungen und verwandelt sich in das energiereichere Molekül Quadricyclan. Diese Umwandlung speichert Energie, die in einem späteren Schritt wieder freigesetzt werden kann, indem Quadricyclan zurück in Norbornadien umgewandelt wird. Normalerweise wird dabei Wärme freigesetzt, doch die Forscher haben den Prozess so angepasst, dass die Energie als elektrische Energie freigesetzt wird.

Die Vision der Forschenden ist eine Solarzelle mit integriertem Energiespeicher, in dem Norbornadien zirkuliert. Sobald Sonnenlicht auf die Zelle trifft, wird das Molekül in Quadricyclan umgewandelt und speichert Energie. Wird Strom benötigt, kann das Molekül blitzschnell zurückverwandelt werden, wobei Elektronen freigesetzt werden, die elektrische Energie erzeugen. Falls die Stromerzeugung den Bedarf übersteigt, kann das Quadricyclan in einem separaten Tank gelagert und später bei Bedarf wieder in die Zelle zurückgeführt werden. Diese Art von System könnte nicht nur Strom speichern, sondern auch Wochen oder sogar Monate überbrücken, in denen weniger Sonnenlicht zur Verfügung steht.

Der größte Vorteil dieser Technologie liegt in der Kombination von Solarmodul und Speicher. Dies würde nicht nur die Kosten für externe Batteriespeicher senken, sondern auch Umwandlungsverluste reduzieren, da der Energiepuffer direkt in die Solarzelle integriert ist. Zudem kommt das System ohne seltene oder teure Metalle aus, wie sie in herkömmlichen Batterien verwendet werden. Norbornadien ist umweltfreundlich und könnte am Ende der Lebensdauer einer Solarzelle problemlos entsorgt oder recycelt werden.