Solarenergie kennt man bisher primär von Landflächen. Doch einem chinesischen Forscherteam ist kürzlich ein Fortschritt gelungen. Spezielle Unterwasser-Solarzellen produzieren selbst in zehn Metern Tiefe noch zuverlässig Strom. Die Technologie könnte autonome Tauchroboter künftig völlig unabhängig machen und der Meeresforschung neue Horizonte eröffnen.
Ein Forscherteam um Wen-Hua Zhang und Simin Ma von der Universität Yunnan sowie der Southwest United Graduate School demonstrierte kürzlich einen neuen Ansatz. Vor den Weizhou-Inseln versenkten sie spezielle Perowskit-Solarzellen im südchinesischen Meer. Das Ziel: die Produktion von Strom im dunklen Meerwasser. Doch während sich bisherige Studien auf Wassertiefen von zwei Metern oder weniger konzentrierten, produzierten die Module des Teams selbst in zehn Metern Tiefe noch erfolgreich Energie.
Die Ergebnisse aus der Studie lassen auf mehr hoffen. Innerhalb von nur zwei Stunden produzierten die untergetauchten Solarpanels eine Strommenge von 324 Milliwattstunden. Das ist ausreichend, um einen klassischen Lithium-Ionen-Akku aufzuladen. Auch bei der Haltbarkeit soll das System punkten und bis zu 5,5 Jahre im Einsatz sein können.
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Unterwasser-Solarzellen aus Perowskit nutzen Lichtspektrum aus
Interessant daran ist, wie das System Energie in einer solchen Tiefe generiert. Möglich machen das die verwendeten Perowskit-Solarzellen, die extra für den Einsatz unter Wasser konzipiert wurden. Die Wissenschaftler nutzten sogenannte breite Bandlücken. Eine Eigenschaft, die es den Solarzellen ermöglicht, das in diesen Tiefen verbleibende blaue bis orangefarbene Licht gezielt zu absorbieren.
Trotzdem war selbst das Forscherteam etwas vom Erfolg überrascht. Wen-Hua Zhang sagt zu den Ergebnissen: „Was uns am meisten überraschte, war, wie viel elektrische Energie unsere großflächigen Module unter realen Bedingungen in zehn Metern Wassertiefe in nur zwei Stunden erzeugten.“
Neue Horizonte für die Meeresforschung – mit klaren Grenzen
Die Technologie soll einen großen Nutzen in der Praxis haben. Sie könnte Tauchroboter, Kameras, Kommunikationsbojen oder Sensoren in maritimen Lebensräumen fernab des Festlandes betreiben. Gleichzeitig soll eine großflächigere und nachhaltige Sammlung von Umweltdaten möglich sein. In Experimenten erreichte das System rund 96 Prozent Resteffizienz nach 300 Tagen Lagerung in einer mit Stickstoffgas gefüllten Handschuhbox.
Auch nach 1.160 Stunden unter simulierten Bedingungen soll die Technologie keinen nennenswerten Leistungsabfall aufgewiesen haben. Trotzdem greifen natürlich weiterhin die Regeln der Physik. Mit jedem Meter Tiefe nimmt die Lichtintensität ab. Das bedeutet auch, dass noch unklar ist, wie sich die Technik in Wassertiefen weit jenseits der zehn Meter verhält.
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