Technik

Sonnenenergie: Organische Solarzellen liefern bei Wolken Strom

von Carola Franzke

Der Energiemix der Zukunft ist rot: Der Farbstoff aus Tomaten in organischen Solarzellen soll die Sonnenenergie in weniger sonnigen Regionen voranbringen.

Blick in den Himmel mit einzelnen Wolken
Alle Wetter: Neuartige Solarzellen können auch dann Strom liefern, wenn die Sonne verdeckt ist. Foto: Shutterstock / KOHUKU

Das erfahren Sie gleich:

  • Warum eine neue Art organischer Solarzellen die Bedeutung der Sonnenenergie verändern könnte
  • Wie Solarzellen mit einem Bakterium, das Lycopin produziert, auch bei Bewölkung Strom liefert
  • Warum bei der Sonnenenergie Effizienz wichtiger denn je ist

Die Sonne ist eine wunderbare Energiequelle und liefert kostenlos und frei Haus – allerdings geht der Wirkungsgrad schnell in den Keller, sobald Wolken aufziehen. Ein Forscherteam an der Universität von British Columbia in Kanada hat nun einen Ausweg gefunden und eine neuartige organische Solarzelle entwickelt: Die neuen Zellen mit modifizierten Kolibakterien sollen auch bei Bewölkung und in weniger sonnigen Regionen gute Stromausbeute liefern.

Die Entwicklung des Teams rund um Professor Vikramaditya Yadav ist nicht die erste organische Solarzelle: Es gibt bereits Sonnenzellen, die mit genmodifizierten Algenarbeiten. Diese werden dahingehend verändert, dass sie mehr Elektronen freisetzen als sie selbst verbrauchen.

Die Algen-Solarzellen (und auch andere Ansätze mit organischen Solarzellen) waren bislang allerdings nicht sehr effizient. Die natürlichen Pflanzenfarbstoffe, die in der Technik verwendet werden, sind aufwendig zu extrahieren und verblassen zudem mit der Zeit.

Dieser Solarstrom ist rot: Lycopin

Das kanadische Team geht nun einen neuen Weg: Die Forscher haben Kolibakterien so modifiziert, dass sie sehr große Mengen an Lycopin produzieren – das ist der Farbstoff, der Tomaten rot färbt.

Lycopin ist sozusagen ein Naturtalent darin, Sonnenlicht einzufangen und in Energie zu verwandeln. Die rote Farbe ermöglicht es dem Lycopin, auch bei bewölktem Himmel und mäßigen Lichtverhältnissen möglichst viel Sonnenenergie zu absorbieren.

Dieses Hybridmaterial wird sich nachhaltig und wirtschaftlich produzieren lassen, und nach weiterer Optimierung wird eine Effizienz wie bei konventionellen Solarzellen erreichbar sein.

Vikramaditya Yadav, Professor für Chemie- und Bioingeneurwesen in British Columbia

Im Labor hat Professor Yadavs Team diese veränderten Kolibakterien auf ein Halbleitermetall und dann beides auf eine Glasoberfläche aufgebracht. An dieser provisorischen Solarzelle konnte eine Stromstärke von 0,686 Milliampere pro Quadratzentimeter gemessen werden – andere organische Solarzellen liefern etwa 0,362 Milliampere bei gleicher Fläche und Rahmenbedingungen.

Zum Vergleich: Konventionelle Solarzellen auf Siliziumbasis liefern etwa das 25fache an Stromstärke.

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Effiziente organische Solarzellen

Die Kanadier haben noch einiges vor sich, denn bisher überleben die Kolibakterien den Herstellungsprozess der organischen Solarzellen nicht; die Bakterien müssen also immer wieder ersetzt werden. Sobald eine Methode entwickelt wurde, wie die Kolibakterien unendlich lange Lycopin produzieren können, wird ein gewaltiger Schritt in Richtung Marktreife getan sein.

Auch wenn Professor Yadav selbst sagt, dass es noch ein weiter Weg ist, bis seine organischen Solarzellen eine echte Konkurrenz zu der bisherigen Technologie darstellen: Die effizienten Lycopin-Solarzellen könnten die Bedeutung von Sonnenenergie in lichtärmeren Regionen wie Nordeuropa und Kanada vorantreiben – und eben auch mehr zum Energiewandel und zur Elektromobilität beitragen.

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