Eine Solarzelle für die Nacht
Was wäre, wenn Solarzellen nachts arbeiten würden? Das ist kein Witz, so Jeremy Munday, Professor im Fachbereich Elektro- und Computertechnik an der UC Davis. Tatsächlich könnte eine speziell entworfene Photovoltaik-Zelle unter idealen Bedingungen nachts bis zu 50 Watt pro Quadratmeter Leistung erzeugen, etwa ein Viertel dessen, was ein herkömmliches Solarpanel am Tag erzeugen kann, so ein Konzeptpapier von Munday und dem Doktoranden Tristan Deppe.
Eine herkömmliche Photovoltaik- oder Solarzelle (links) absorbiert Photonen des Sonnenlichts und erzeugt einen elektrischen Strom. Eine thermoradiative Zelle (rechts) erzeugt elektrischen Strom, wenn sie infrarotes Licht (Wärme) in Richtung der extremen Kälte des Weltraums abstrahlt. Die Ingenieure von UC Davis schlagen vor, dass solche Zellen eine beträchtliche Menge an Energie erzeugen und dazu beitragen könnten, das Stromnetz über den Tag-Nacht-Zyklus auszugleichen.
Tristan Deppe/Jeremy Munday
Munday, der vor kurzem von der University of Maryland zur UC Davis kam, entwickelt Prototypen dieser Nachtsolarzellen, die kleine Mengen an Strom erzeugen können. Die Forscher hoffen, die Leistungsabgabe und den Wirkungsgrad der Geräte zu verbessern.
Munday sagte, dass der Prozess ähnlich wie bei einer normalen Solarzelle abläuft, nur umgekehrt. Ein im Vergleich zu seiner Umgebung heißes Objekt strahlt Wärme als Infrarotlicht ab. Eine herkömmliche Solarzelle ist im Vergleich zur Sonne kühl, so dass sie Licht absorbiert.
Der Weltraum ist wirklich, wirklich kalt, wenn Sie also ein warmes Objekt haben und es auf den Himmel richten, strahlt es Wärme in Richtung Himmel ab. Die Menschen nutzen dieses Phänomen seit Hunderten von Jahren zur nächtlichen Kühlung. In den letzten fünf Jahren, so Munday, habe es ein großes Interesse an Geräten gegeben, die dies tagsüber tun können (indem sie das Sonnenlicht herausfiltern oder von der Sonne wegzeigen).
Stromerzeugung durch Wärmeabstrahlung
Es gibt noch eine andere Art von Gerät, die als Wärmestrahlungszelle bezeichnet wird, die Strom erzeugt, indem sie Wärme an ihre Umgebung abgibt. Forscher haben erforscht, wie man mit ihnen die Abwärme von Motoren auffangen kann.
"Wir dachten, wie wäre es, wenn wir eines dieser Geräte in eine warme Gegend bringen und es in den Himmel richten würden", sagte Munday.
Diese auf den Nachthimmel gerichtete Wärmestrahlungszelle würde infrarotes Licht aussenden, weil es wärmer ist als der Weltraum.
"Eine normale Solarzelle erzeugt Strom durch die Absorption von Sonnenlicht, wodurch eine Spannung über dem Gerät entsteht und Strom fließt. Bei diesen neuen Geräten wird stattdessen Licht emittiert und Strom und Spannung gehen in die entgegengesetzte Richtung, aber man erzeugt trotzdem Strom", sagte Munday. "Man muss verschiedene Materialien verwenden, aber die Physik ist die gleiche."
Das Gerät würde auch tagsüber funktionieren, wenn Sie Maßnahmen ergreifen, um entweder direktes Sonnenlicht zu blockieren oder es von der Sonne weg zu richten. Da dieser neue Solarzellentyp potenziell rund um die Uhr arbeiten könnte, ist es eine interessante Option, das Stromnetz über den Tag-Nacht-Zyklus auszugleichen.
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