Hoffnung für Rechenzentren: Solar-Fenster

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Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben eine Technologie entwickelt, mit der Fenster der Gewinnung von Solarstrom dienen könnten. Möglich macht das ein neuartiger Solar-Konzentrator.

“Licht wird über eine große Fläche aufgefangen und an deren Rändern gesammelt oder konzentriert”, erklärt Teamleiter Marc A. Baldo, Elektrotechniker und Computerwissenschaftler am MIT. Solarzellen kommen statt in großflächigen Panelen nur an den Rändern der Sammelfläche zum Einsatz und können dort das gesammelte Licht zur Stromgewinnung nutzen. Die Wissenschaftler sehen eine Chance, mit ihrem System die Kosten von Solarstrom deutlich zu reduzieren.

Auf das Glas von Sonnenlicht-Sammelflächen werden beim MIT-System zwei Dünnfilm-Schichten aufgebracht. Sie bestehen aus organischen Farbstoffen und absorbieren Sonnenlicht eines bestimmten Wellenlängen-Bereichs. Das Licht wird in einer anderen Wellenlänge wieder abgegeben und entlang der Fläche zu ihren Rändern transportiert, wo es auf die dort befindlichen Solarzellen trifft. Diese liefern durch das gebündelte Licht deutlich mehr Strom, als sie es bei direkter Einstrahlung tun würden – laut Baldo um einen Faktor über 40. Damit kann das System auch ohne Solarzellen-Panel über die gesamte Fläche große Mengen Strom gewinnen. Theoretisch wäre beispielsweise denkbar, Fenster zu beschichten und damit für die Stromgewinnung zu nutzen.

Sonnenlicht zu bündeln, um die Stromausbeute von Solarzellen zu steigern, ist eine verbreitete Idee – allerdings mit anderen Konzentrator-Ansätzen. Linsensysteme sind eine gängige Lösung, auf die beispielsweise das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) oder das US-Startup Sunrgi setzen. Ebenfalls verbreitet ist die Verwendung von Spiegeln, beispielsweise bei der Stuttgarter ARCHIMES Solar.

Einen wesentlichen Vorteil ihres Ansatzes gegenüber Konkurrenten sehen die MIT-Forscher darin, dass für eine hohe Ausbeute kein Nachverfolgen der Sonnenbewegung notwendig ist. Auch gibt es keinen Bedarf für eine Kühlung der Solarzellen, wie sie aufgrund der extrem starken Bündelung und damit verbundenen hohen Temperatur bei Linsen- oder Spiegelsystemen oft nötig ist.

Das neuartige Konzentrator-System sei einfach herzustellen und könne innerhalb von drei Jahren praxistauglich umgesetzt werden, meint das MIT-Team. Mithilfe der Technologie sei auch eine Steigerung der Effizienz existierender Solar-Panelen um 50 Prozent möglich, zu minimalen Kosten. Das stelle eine substanzielle Reduktion der Kosten von Solarstrom in Aussicht. Mitarbeiter des MIT-Teams haben mit Covalent Solar bereits ein Unternehmen zur kommerziellen Vermarktung der Technologie gegründet, während in der heutigen Ausgabe des Journals Science ein wissenschaftlicher Beitrag zur Arbeit der Forscher erschienen ist.