Ende Juli präsentierte Sharp auf der japanischen Solarmesse PV Japan 2013 Fenster, die Strom erzeugen. Auf dem Messestand zeigte Sharp einen Fahrradunterstand, der mit durchsichtigen Wänden und einem transparenten Dach versehen, Strom erzeugte. Möglich wurde dies durch neuartige Solarzellen, die direkt in das Glas integriert sind.
Wie funktionieren Strom-erzeugende Fenster?
Diese neue Art von Solarzellen, Farbstoff-Solarzellen oder, nach ihrem Erfinder, Grätzel-Zelle genannt, bestehen nicht mehr aus Halbleitern, sondern aus porösem Titanoxid, dass mit einer Farbschicht überzogen ist. Durch die Energie des einfallenden Lichts werden in der Farbschicht Elektronen aus dem Molekülverbund gelöst, in das Titanoxid abgegeben und wandern zur Elektrode, d. h. es fließt ein elektrischer Strom. Dieses Prinzip ähnelt der Photosynthese von Pflanzen. Die verwendete Farbschicht kann farblos oder farbig sein. Es wird dann jeweils Licht unterschiedlicher Wellenlängen absorbiert. Bei der für Fenster verwendeten farblosen Farbschicht wird Licht im infraroten und ultravioletten Bereich absorbiert. Farbstoff-Solarzellen können auch bei diffusem Licht Strom erzeugen.
Weitere Anwendungen der Farbstoff-Solarzellen
Es gibt zur Zeit Dachziegeln aus Glas, die mit Farbstoff-Solarzellen beschichtet sind, um so eine Solaranlage beim Bau direkt in das Dach zu integrieren. Farbstoff-Solarzellen können in die Fassaden von Gebäuden integriert werden. Diese Anwendungsmöglichkeiten nennt man Gebäudeintegrierte Photovoltaik. Viele sehen in ihr die Zukunft der solaren Energieversorgung. Außerdem gibt es Rucksäcke, die mit ihnen beschichtet sind und Strom, z. B. für die Aufladung des Handys während Trekking-Touren, erzeugen. Da sie auch bei diffusem Lichteinfall Strom erzeugen, können sie auch im Gebäudeinneren eingesetzt werden. Dadurch könnte der Stromanbieter Vergleich in der Zukunft weniger Bedeutung bekommen, da viele Ihren Strom dann selber produzieren.
Welche Vorteile bieten Farbstoff-Solarzellen?
- Die verwendeten Materialien sind wesentlich billiger als Halbleiter
- Ihre Herstellung ist umweltfreundlicher, da deutlich weniger Energie für ihre Herstellung benötigt wird
- Da sie direkt in Fenster, Fassaden oder Dächer integriert werden, entfallen die zusätzlichen Aufbauten für herkömmliche Dach-Solaranlagen
- Kosten für die nachträgliche Montage der Solaranlage entfallen
- Sie bieten mehr Gestaltungsmöglichkeiten, da sie nicht nur farblos sondern auch in verschiedenen Farbtönen hergestellt werden können
- Es können mehr Solaranlagen entstehen, da sie nicht auf Dächer oder Grundstücksfreiflächen begrenzt sind
Zukunftsaussichten für Strom-erzeugende Fenster & Co:
Der Gebäudeintegrierten Photovoltaik wird ein rasches Wachstum vorhergesagt. In den USA vertreibt Dow Chemical Co. schon in mehreren Staaten Strom-erzeugende Dachziegel, die wie normale Dachziegel aussehen. Das Fußballstadion, in dem der FIFA Cup 2014 in Brasilien ausgetragen wird, bekommt ein Dach mit dieser Technik. Der Star-Architekt Norman Foster hat diese Technik und ihre Gestaltungsmöglichkeiten für sich entdeckt. Strom-erzeugende Fenster und Fassaden sind eine gute Möglichkeit die EU-Emissions-Vorgaben für Neubauten, die ab 2020 gelten sollen, einzuhalten.