Neue Solarzelle: Strom bei jedem Wetter

Forscher haben eine Solarzelle entwickelt, die auch bei Wind und Regen Strom liefert. Der Prototyp hat aber auch einen Nachteil.

Wenn es stürmt und regnet, nutzen die meisten Solarzellen nichts mehr. Dieses Problem will nun eine amerikanisch-chinesische Forschergruppe mit einer Hybrid-Zelle lösen, die zugleich aus Sonne, Wind und Regen elektrischen Strom erzeugt. Einen ersten Prototypen, mit dem sich Dutzende Leuchtdioden betreiben ließen, stellen Zhong Lin Wang vom Georgia Institute of Technology in Atlanta und seine Kollegen von der Shanghai University of Electric Power in der Fachzeitschrift Advanced Energy Materials vor. Dieses Konzept eines Allwetter-Kraftwerks könnte in Zukunft für Wanderer oder Camper interessant werden, die auch bei schlechter Witterung Strom brauchen, um Akkus aufzuladen, hoffen die Forscher.

Für ihren Prototyp deponierten die Wissenschaftler auf einem Plastikstück mit etwa zehn Zentimeter Kantenlänge eine Solarzelle aus Silizium. Ihre Oberfläche war mit winzigen Pyramiden bedeckt, um mehr Sonnenlicht einfangen zu können. Über die Solarzelle legten die Wissenschaftler mehrere transparente Kunststoffschichten, die Regen- und Windstrom einsammeln konnten.

Die Schichten fungierten dabei als sogenannter triboelektrischer Generator. Er nutzt die geringe elektrostatische Ladung von Wassertropfen, um Strom zu erzeugen. Unter dieses "Regentropfen-Kraftwerk" packten Wang und Kollegen weitere dünne Schichten aus einem widerstandsfähigem Polymer und Nylon. Drückten nun Wind und Wetter die obere Kunststoffschicht nach unten auf die Nylon-Folie, entstanden abermals elektrostatische Ladungen. Über angeschlossene Elektroden ließ sich so Strom abschöpfen.

Alle drei Methoden - Solarzelle, Tropfenaufladung, Kontaktaufladung - untersuchten die Forscher auf ihre Effizienz. Bei schwachem Wind lieferte die Kontaktmethode etwa acht Milliwatt pro Quadratmeter. Bei leichtem Regen ließ sich die Ausbeute auf fast 90 Milliwatt pro Quadratmeter steigern. Bei Sonnenschein erreichte die zuunterst liegende Solarzelle eine vergleichbare Ausbeute. Mit diesem ersten Allwetter-Kraftwerk konnten die Forscher sowohl einen Kondensator aufladen als auch bis zu 50 Leuchtdioden mit Strom versorgen. Trotz der insgesamt noch geringen Stromausbeute ließen sich mit diesen Modulen auch Akkus bei jeder Witterung aufladen - bisher allerdings noch sehr langsam.