Illustration eines kleinen Schatteneffekt-Generators, um Gadgets aufzuladen

© Royal Society of Chemistry

Science
06/05/2020

Neuartiger Generator gewinnt Energie aus Schatten

Mit dieser Technologie könnte Strom in Großstädten effizienter erzeugt werden.

Schatten ist einer der Gründe, warum Solarzellen in Städten wenig effizient sind. Obwohl schönes Wetter herrscht, können Solarzellen auf Dächern oder an Wänden zu bestimmten Tageszeiten nur wenig Energie produzieren. Der Grund: Die umliegenden Häuser werfen Schatten auf die Solarmodule.

Eine neue Technologie setzt hier an. Sie nutzt Schatten, um Energie zu erzeugen.

Schatteneffekt-Generator

Entwickelt wurde sie an der National University von Singapur. Die Forscher nennen es „Schatteneffekt Energie Generator“. Dieser nutzt den Kontrast der entsteht, wenn Licht und Schatten gleichzeitig auf die Oberfläche treffen.

Dazu wird eine hauchdünne Schicht Gold auf Silizium aufgetragen. Silizium kommt auch bei normalen Solarzellen zum Einsatz. Trifft die Sonne auf Silizium, werden dessen Elektronen mit Energie versorgt. Die so angeregten Elektronen springen vom Silizium auf die Goldschicht über.

Wenn ein Teil der Oberfläche des Generators im Schatten liegt, erhöht sich die Spannung des im Licht liegenden Teils relativ dazu. Die Elektronen wandern dann von der hohen zur niedrigen Spannung. Wird das durch einen externen Stromkreislauf gemacht, entsteht so elektrische Energie.

Die Forscher haben testweise mit 8 solcher Mini-Generatoren genügend Elektrizität erzeugt, um eine elektronische Uhr anzutreiben. Dies funktioniert auch in Innenräumen mit Kunstlicht, solange Schatten vorhanden bzw. Unterschiede in der Helligkeit des Lichts, vorhanden sind.

Mehr Energie in Städten

Das Ziel ist, den Generator weiter zu optimieren. Zukünftig könnte er in reguläre Solarzellen integriert werden. Wird dann eine Solaranlage von Schatten bedeckt oder ist es teilweise bewölkt, wird trotzdem ausreichend Strom erzeugt. Laut den Forschern stellt der Generator schon jetzt 200 Prozent mehr Energie her, als eine reguläre Solarzelle, die im Schatten liegt.

Der Nachteil des Generators ist, dass er Licht und Schatten gleichzeitig benötigt, bzw. dass ein Helligkeitsunterschied vorhanden sein muss. Trifft Schatten komplett gleichmäßig auf ihn, wird keine Energie erzeugt. Deshalb wäre der Generator wohl bei großen Solaranlagen am effektivsten, weil dann die Chance höher ist, dass nie die gesamte Anlage im Schatten liegt.

Einen weiteren Anwendungszweck für ihren Generator sehen die Forscher als Bewegungssensor, der sich selbst mit Energie versorgt. Geht jemand an dem Sensor vorbei und wirft Schatten darauf, wird Energie erzeugt. Einen konkreten Anwendungsfall für so einen Sensor nennen die Forscher aber nicht.

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