Sonnenkollektoren sind fotoelektrische Halbleiterplatten, die direkt Strom aus Sonnenlicht erzeugen. Sofern eine bestimmte Lichtmenge vorhanden ist, kann Lichtenergie in Wärmeenergie umgewandelt werden. Kürzlich haben Wissenschaftler der Stanford University eine neue Technologie entwickelt, die es Solarmodulen ermöglicht, im Dunkeln Strom zu erzeugen.
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Laut einem in Applied Physics Letters veröffentlichten Artikel verhält es sich wie ein klassisches Solarpanel und wandelt tagsüber Sonnenlicht in Strom um. Nachts gewinnt ein eingebetteter thermoelektrischer Generator (TEG) „Strom aus der Temperaturdifferenz zwischen den Photovoltaikzellen und der Umgebung.“
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Wie wir alle wissen, übertragen Photonen nach der Kollision mit Materiemolekülen kinetische Energie auf Moleküle, und die Moleküle beginnen, Wärme zu erzeugen, wenn ihre kinetische Energie ansteigt. Daher sendet jedes Objekt außer dem absoluten Nullpunkt Infrarotstrahlen aus. Das Einzige, was die Existenz von Infrarotstrahlen spüren kann, ist ihre thermische Wirkung, aber dieser Prozess ist keineswegs eine Einbahnstraße.
Sonnenstrahlung erwärmt tagsüber die Erde und wird nachts als Infrarotlicht abgegeben. Wissenschaftler haben eine Wärmestrahlungsdiode entwickelt, die aus dem gleichen Material wie Infrarot-Nachtsichtbrillen besteht und die von Wärmequellen in kühlere Bereiche abgestrahlte Wärmeenergie in elektrische Energie umwandelt.
Durch die Umstellung des Stromwandlers vom kalten Ende auf das heiße Ende zur Herstellung von Solarmodulen sagten die Forscher, dass dies das erste Mal sei, dass diese Technologie weltweit realisiert wurde, obwohl sie derzeit nur etwa 1/10 des Stroms von Solarmodulen erzeugen kann Nacht, solange es sich weiter verbessert. In Zukunft könnte es möglich sein, Geräte zu entwickeln, die ausschließlich mit der von Menschen oder Tieren abgegebenen Wärme betrieben werden.
Sie befestigten ein isolierendes Material, ein sogenanntes thermoelektrisches Modul, an den Photovoltaikzellen, sagte Shanhui Fan, ein Elektroingenieur an der Stanford University, der die Studie leitete. Das Material wirkt wie ein Staudamm, indem es den Wärmefluss aufnimmt und daraus Energie erzeugt.
Die Technologie funktioniert, indem sie die Tageswärme im Heizkörper speichert. Wenn diese Energie dann auf natürliche Weise zurück in den Weltraum abgestrahlt wird, kann ein Teil davon vom TEG und einem einzigartigen Material, das thermische Wellenlängen einfängt, eingefangen werden.
Trotz dieses Durchbruchs birgt die Technologie noch viele Herausforderungen. Erstens beträgt die nachts erzeugte Leistung nur 50 mW/Quadrat, verglichen mit etwa 1000 W/Quadrat bei Standard-Solarmodulen. Zweitens kühlt die Wärme relativ schnell ab, was zu einem Abfall der erzeugten Elektrizität führt.
Aber die Technologie ist spannend und könnte möglicherweise in Anwendungen mit geringem Stromverbrauch oder dort eingesetzt werden, wo eine zuverlässige Wärmequelle vorhanden ist, beispielsweise zum Beleuchten von LEDs oder zum Laden von Telefonen oder Sensoren.
