Diese neue Technologie könnte besonders in heißen Städten die Effizienz von Solarenergie deutlich verbessern. Denn Forscher haben eine neue Hydrogel-Beschichtung für Solarpanels entwickelt, die Module kühlen und so Leistungsverluste durch Hitze senken kann.
Solarenergie spielt eine zentrale Rolle beim Übergang zu einer nachhaltigen und klimafreundlichen Energieversorgung. Denn sie ist als Energiequelle nahezu unbegrenzt verfügbar und kann so dabei helfen, den Ausstoß von Treibhausgasen deutlich zu reduzieren.
Doch vor allem in aufgeheizten Städten oder Gebieten mit sehr hohen Umgebungstemperaturen steht die Solarenergie vor enormen Herausforderungen. Denn diese hohen Temperaturen können die Leistungsfähigkeit der Solarpanels beeinträchtigen.
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Forscher der Hong Kong Polytechnic University haben für die Kühlung von Solarpanels nun eine Hydrogel-Beschichtung entwickelt. Diese kann die Zellen vor übermäßiger Hitze schützen und so den Wirkungsgrad der Module erhalten und die vorzeitige Materialalterung verhindern.
Hydrogel-Beschichtung schützt Solarpanels vor zu großer Hitze
Die Leistungsfähigkeit von Solarpanels hängt von einigen äußeren Faktoren ab. So auch von der Umgebungstemperatur, die Einfluss auf den Wirkungsgrad der Module haben kann.
Denn werden die Zellen zu stark erhitzt, kann das die Leistungsfähigkeit beeinträchtigen. Doch dann wird nicht nur weniger Strom produziert, auch die Alterung der Materialen wird so beschleunigt.
Eine dauerhaft zu hohe Umgebungstemperatur kann zu schnellerem Verschleiß, häufigeren Ausfällen und einer verkürzten Lebensdauer der Panels. Dadurch wiederum reduziert sich die langfristige Rentabilität von Solaranlagen – vor allem in heißen Klimazonen.
Das Forschungsteam der Hong Kong Polytechnic University (PolyU) hat für die Lösung dieses Problems eine „einfache und kostengünstige Hydrogel-Beschichtung“ entwickelt. Diese soll nicht nur die Wärmeableitung von Solarmodulen verbessern, sondern auch die sogenannten „Hotspots“ effektiv kühlen.
Diese Hotspots entstehen oft durch Teilverschattung von Solarmodulen. Sie führen dazu, dass einzelne Bereiche stark überhitzen und so die Stromleistung von Solaranlagen auf Dauer an Zuverlässigkeit und Stabilität verliert.
Wie effektiv kühlt die Hydrogel-Beschichtung?
Die Wissenschaftler konnten mit ihrer Forschung zeigen, dass sich die Temperaturen an sehr heißen Stellen durch die Hydrogel-Beschichtung von Solarpanles um bis zu 16 Grad Celsius senken ließ. Damit einher ging eine Leistungssteigerung von bis zu 13 Prozent.
Bei Anlagen auf Dächern sowie bei gebäudeintegrierten Photovoltaikanlagen soll die Hydrogel-Beschichtung in der Lage sein, Leistungsverluste durch Hotspots um fast die Hälfte reduzieren. „Unsere Hydrogel-Kühltechnologie löst das Problem der Hotspots in Solarmodulen effektiv, ohne dass bestehende Schaltungsdesigns verändert werden müssen“, erklärt Studienleiter Prof. Yan Jinyue Jerry, Lehrstuhlinhaber für Energie und Gebäude an der PolyU.
Das Team prognostiziert anhand von Fallstudien in Hongkong und Singapur ein potenzielles jährliches Stromerzeugungswachstum von 6,5 bis 7 Prozent. Die Hydrogel-Beschichtung könne sich damit bereits in circa drei bis vier Jahren amortisiert haben.
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