Beschichtung macht Photovoltaik 12 Prozent effizienter, verdoppelt Lebensdauer

Kommerzielle Solarzellen haben einen Wirkungsgrad von etwa 20 Prozent. Die restlichen 80 Prozent des Sonnenlichts werden nicht zu Energie umgewandelt, sondern reflektiert oder als Hitze absorbiert.

Letzteres ist ein Problem: Übermäßige Hitze senkt die Effizienz von Photovoltaik-Modulen. Als grober Richtwert gilt: Jedes Grad Celsius über 25 Grad, senkt die Effizient um etwa 0,35 Prozent. Noch dazu reduziert Hitze die Lebensdauer. Also gerade an Orten, an denen viel und lange die Sonne scheint und die sich deshalb besonders für Solarfarmen anbieten, ist gleichzeitig der Verschleiß bei den PV-Modulen wegen der Hitze hoch.

Ein Forschungsteam der KAUST-Universität in Saudi-Arabien glaubt eine günstige Lösung dafür gefunden zu haben. Diese wurde jetzt getestet, berichtet Scitechdaily.

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Passive Kühlschicht

Um Solarmodule vor Hitze zu schützen, kommen manchmal aktive Methoden zum Einsatz, wie Lüfter oder Pumpen mit Kühlflüssigkeit. Diese verbrauchen allerdings selbst auch Energie, wodurch insgesamt die Ausbeute der Solaranlage geringer ausfällt.

An der KAUST hat man sich auf passive Kühlmethoden spezialisiert. Diese werden als dünne Schicht aufgetragen und kommen ohne Energieversorgung aus. Neben Solarzellen kann das etwa auch bei Gewächshäusern genutzt werden.

Die neueste Kühlbeschichtung besteht aus Lithiumchlorid und Natriumpolyacrylat. Das Material nimmt in der Nacht Feuchtigkeit aus der Luft auf und setzt diese während des Tags frei. Dadurch wird das Gerät, in dem Fall das Solarmodul, gekühlt.

Natriumpolyacrylat ist laut den Forschern ein günstiges Polymer. Zudem benötigt die Erzeugung keine umweltschädlichen Chemikalien, im Gegensatz zu ähnlichen Materialen, die für passive Kühlbeschichtungen genutzt werden.

Erfolgreiche Tests

Um das neue Material zu testen, wurden damit Solarmodule behandelt. An der Rückseite wurde eine 10 mm dünne Schicht aufgetragen. Die Module wurden dann in der saudischen Wüste aufgestellt. Zum Vergleich wurden auch unbehandelte PV-Module aufgebaut.

Die Module mit der Schicht blieben um 9,4 Grad Celsius kühler. Dadurch konnten sie um 12,9 Prozent effizienter arbeiten, wandelten also mehr Sonnenlicht in Energie um. Zudem erhöhte sich die Lebensdauer um über 200 Prozent. Insgesamt würde das laut den Forschern einer Kostenersparnis von fast 20 Prozent beim Generieren von Elektrizität aus Sonnenlicht gleichkommen.

Um die Beständigkeit und Funktion des Materials zu überprüfen, wurden auch Tests an anderen Orten durchgeführt. So gab es etwa Experimente in kühlen Teilen der USA bei Regenfall, die zeigten, dass die passive Kühlung auch unter diesen Umweltbedingungen funktioniert. Einen Zeitplan, wann diese Beschichtung serienreif und bereit zur Massenproduktion sein könnte, gibt es derzeit nicht.