Wissenschaftler entwerfen Solardächer zur Energiegewinnung für Gewächshäuser

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Erneuerbare Energiequellen wie Sonnenkollektoren sind sehr gefragt.

Da Länder auf der ganzen Welt nach neuen Energiequellen suchen, sind Optionen für erneuerbare Energien wie Solarmodule sehr gefragt.

Allerdings können Solarmodule viel Platz beanspruchen und sind oft schwer zu skalieren. Betreten Sie den neuen Bereich der Agri-PV, der sich auf die gleichzeitige Nutzung von Land sowohl für die Solarstromerzeugung als auch für die Landwirtschaft konzentriert. Wenn beispielsweise das Glas in Gewächshäusern durch Sonnenkollektoren ersetzt würde, könnten die Lampen und die Wassersteuerung im Gewächshaus oder sogar die gesamte Farm mit Strom versorgt werden. Aber wie baut man Sonnenkollektoren, die Energie aus dem Sonnenlicht absorbieren können, ohne das Licht zu blockieren, das Pflanzen brauchen?

Der UCLA-Materialwissenschaftler Yang Yang und sein Team haben ein solches Gerät entwickelt. In einer in Nature Sustainability veröffentlichten Studie erforschen sie eine neue, realisierbare Anwendung von Solarzellen, die keine großen Grundstücke erfordert.

Die Forscher haben, teilweise unterstützt von der US-amerikanischen National Science Foundation, eine Strategie zur Verstärkung halbtransparenter organischer Solarzellen entwickelt. Diese Zellen basieren auf kohlenstoffbasierten Materialien, im Gegensatz zu den anorganischen Substanzen in herkömmlichen Geräten. Die Forscher fügten eine Schicht einer natürlich vorkommenden Chemikalie namens L-Glutathion hinzu, die rezeptfrei als antioxidatives Nahrungsergänzungsmittel verkauft wird, und stellten fest, dass die Zugabe die Lebensdauer der Solarzellen verlängerte, ihre Effizienz verbesserte und dennoch ausreichend Sonnenlicht einfallen ließ Pflanzen in einem Gewächshaus-Prototyp von der Größe eines kleinen Puppenhauses.

„Organische Materialien eignen sich aufgrund ihrer Lichtabsorptionsselektivität hervorragend für die Agri-PV“, sagte Yang. „Der Hauptnachteil, der ihren breiten Einsatz bisher verhindert hat, ist ihre mangelnde Stabilität.“

Organische Solarzellen neigen dazu, sich schneller zu zersetzen als ihre anorganischen Gegenstücke, da Sonnenlicht dazu führen kann, dass organische Materialien oxidieren und dadurch Elektronen verlieren. Die Forscher fanden heraus, dass die zusätzliche Schicht aus L-Glutathion die Oxidation der anderen Materialien in der Solarzelle verhinderte, was dazu führte, dass die organischen Zellen nach 1.000 Stunden Dauerbetrieb einen Wirkungsgrad von mehr als 80 % beibehielten – im Gegensatz zu weniger als 20 % ohne die hinzugefügte Ebene.

Mit freundlicher Genehmigung der National Science Foundation

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