Großer Schritt zu effizientem Verbundsystem von Solarzelle und Akku

Christian Kahle, 20.07.2020 10:32 Uhr 4 Kommentare
Für die Energieversorgung aus erneuerbaren Quellen wäre es wün­schens­wert, Anlagen zu bekommen, die Strom erzeugen und auch gleich für Zeiten höheren Bedarfs speichern können. Bei der Entwicklung solcher Systeme kam man nun einen großen Schritt voran. In der Vergangenheit gab es schon viele Versuche, insbesondere Solarzellen und Akkus in einem Stück zu bauen. Das erwies sich grundsätzlich auch als machbar, die Effizienz war al­ler­dings so schlecht, dass an eine wirtschaftliche Nutzung nicht zu denken war. Denn es hört sich einerseits leicht an, eine Elektrode der Solarzelle gleich als Elektrode des Akkus zu nutzen, die unterschiedlichen Anforderungen für die chemischen und physikalischen Ei­gen­schaf­ten sorgten allerdings dafür, dass nur ziemlich schlechte Kompromisse heraus­kamen.

Eine Forschergruppe hat nun versucht, das gewünschte Konzept in Verbindung mit der Technologie von Flussbatterien umzusetzen. Diese erleben bei der Umsetzung großer Strom­spei­cher für die Energienetze aktuell ohnehin eine Renaissance. Denn die elektrische Ladung wird hier durch ein Spannungsgefälle zwischen zwei unterschiedlichen Flüssigkeiten ge­spei­chert und die Kapazität ist theoretisch nur dadurch begrenzt, in welchem Volumen man Tanks für die beiden Komponenten bauen kann.

Guter Wirkungsgrad

Mit zwei verschiedenen Sorten von Solarzellen konn­ten die beiden Speicher-Flüssigkeiten ge­trennt und jeweils recht effizient an­ge­spro­chen werden. Das Problem, dass die meisten Elek­tro­ly­te, die in Flussbatterien gut funk­tio­nie­ren, dazu neigen, Photovoltaik-Materialien zu zer­set­zen, meisterten die Forscher erst einmal damit, dass die Silizium-Fläche der Solarzelle mit einem dünnen Gold-Layer überzogen wurde. Dieser ist reaktionsarm und leitend - allerdings ist den Entwicklern auch klar, dass man hier besser noch ein anderes Material benötigt.

Die bisher besten Kombinationen von Solarzellen und Flussbatterien kamen auf einen Wir­kungs­grad von 14,1 Prozent von der eingehenden Lichtenergie bis zur Stromabgabe durch das Speichersystem. Diese hielten aber durch ungünstige Komponenten-Mischungen nur kurz. Etwas längere Lebensdauern ließen die Effizienz schnell auf 5 bis 6 Prozent sinken. Die aktuelle Entwicklung bietet allerdings bei deutlich verlängerten Lebenszeiten bereits einen Wir­kungs­grad von 21 Prozent, der schon kaum erreicht wird, wenn man herkömmlichen So­lar­strom noch in Akkus zwischenspeichert. Bis es zu marktreifen Produkten kommen kann, muss allerdings die Haltbarkeit trotzdem noch deutlich gesteigert werden.

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