Energie: Rost wird bald in Solarzellen eingesetzt

Rost wird in Zukunft in Solarzellen eingesetzt. Das Eisenoxid ist dazu geeignet, Sonnenenergie direkt in Wasserstoff umzuwandeln. Dieser speichert die Sonnenenergie. Das günstige Eisenoxid ersetzt dabei teure Halbleitermaterialien.

Forschern der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) ist es gelungen, eine neue Variante photoelektrochemischer Tandem-Solarzellen zu entwickeln. Dafür nutzten die Schweizer Eisenoxid, besser bekannt als Rost. Der Rost wird als Halbleiter benötigt. Kombiniert mit einer Farbstoffsolarzelle lässt sich durch die Energie der Sonne Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff aufspalten. Die somit gewonnene Energie wird dabei im Wasserstoff gebunden. Überschüssiger Solarstrom kann so zwischengespeichert und bei Bedarf wieder freigegeben werden.

Das Funktionsprinzip ist nicht neu. Ein Team aus US-Wissenschaftlern hatte es schon vor einiger Zeit geschafft, eine Tandem-Solarzelle mit einem Wirkungsgrad von 12,4 Prozent herzustellen. Doch mit der alten „Methode würde es 10.000 Dollar kosten, eine Fläche von zehn Quadratzentimetern herzustellen”, zeigt Kevin Sivula, Leiter des Projekts an der EPFL. Dort liegt der Schwachpunkt der bisherigen Forschungsarbeiten. Genau hier setzt die Neuentwicklung der Schweizer an. Die bisher teuren Halbleitermaterialien werden einfach durch das günstige Eisenoxid ersetzt.

„Rost ist normalerweise kein guter Halbleiter,” gibt Sivula jedoch zu bedenken. Daher kommt auch kein einfacher Rost zum Einsatz, sondern nanostrukturiertes Eisenoxid. Diesem werden andere günstige Materialien wie Siliziumoxid beigemengt. Das Siliziumoxid ist einfacher Sand, der die Materialeigenschaften die Herstellung von Wasserstoff in Wechselwirkung mit Rost optimiert.

Derzeit können die Rost-Zellen erst 3,1 Prozent der Sonneneinstrahlung nutzen. Doch mit dem Verfahren „auf Basis von Eisenoxid hoffen wir, in einigen Jahren eine Effizienz von zehn Prozent zu erreichen”, sagte Sivula und stellte deutliche Fortschritte in Aussicht. Der Einsatz von Eisenoxid lohnt sich wegen des niedrigen Preises von nur 80 Dollar je Quadratmeter Modulfläche. Langfristig halten die Wissenschaftler sogar einen Effizienzanstieg auf bis zu 16 Prozent für möglich.

Kommentare

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  1. Gregor Schock sagt:

    Es ist immer lobenswert wenn in dieser Richtung etwas entwickelt wird. Es sollten aber möglichst kostengünstigere Bauteile werden.
    Wasserstoff, sollte man wissen, ist sehr gefährlich und hochgradig explosiv. In den Gefahrenklassen kommt erst Heizöl dann Benzin dann Erdgas und dann Wasserstoff. In den vier Schritten entsteht eine Verdoppelung der Gefahr von Schritt zu Schritt.
    Bei den praktischen Anwendungsmöglichkeiten ist Wassersoff komprimiert in Druckflaschen nicht sehr effizient, da die Flaschen sehr viel Raum einnehmen.
    Bei Verwendung von flüssigem Wasserstoff hat man eine sehr hohe Effizienz, aber eine um ein vielfaches höhere Gefahr.
    Die Verwendung von flüssigem Wasserstoff in privaten PKWs, ist faktisch ausgeschlossen. Denn flüssiger Wasserstoff hat eine Temperatur von unter -175`C und kann nur in gut isolierten (offenen) Behältern aufbewahrt oder transportiert werden. Dabei verdunstet (trotz guter Isolation) ständig Wasserstoff und geht also verloren. Nur Busse oder andere Fahrzeuge die immer im Einsatz sind, können das gesamte Tankvolumen wirklich ausnutzen.
    Ein PKW der eine Woche irgendwo geparkt wird hätte, am Ende einen leeren Tank.
    Ich habe leider noch keine Informationen, ob die in Hamburg eingesetzten Linienbusse mit flüssigem oder gasförmigem Wasserstoff betrieben werden. Es wird dabei allgemein eine Mauer des Schweigens hochgezogen.

    Gregor Schock Hamburg

  2. otto f. krammer sagt:

    Derzeit ist der billigste Solarstrom aus den PV-Elementen, welche über 15% wirkungsgrad bieten, dagegen ist Biomasse oder auch Solarwasserstoff mur etwa mit 1,5% der Solarenergie gewinnbar und daraus Strom zu werzeugen liegt im Promillebereich und ist daher eine Fata Morgana.
    Mittels Solarstrom kannman mit über 10% sein E-Bike antreiben!

  3. haensel sagt:

    Zeitzeuge, Dagmar, Werner

    warum diese negativen kommentare ?
    feuer wurde vor vielen jahren durch blitzeinschläge und reiben von holzstücken usw erzeugt.

    mfg
    peter

  4. sirik sagt:

    Wasserstoff ist sehr dünnes gas, sehr dunn, deshalb ist spitzentechnologie notwendig.
    spitzentechnologie plus ‚grosse menge‘ gibt noch mehr verlorenes geld..
    Wo fúr ? energie, gas, öl sind billig….. im Krisis zeiten.
    eisenoxid nanokristalle ?

  5. Zeitzeuge sagt:

    Klingt ähnlich, wie der Versuch, der einst in der Sowjetunion gemacht wurde, um aus Sch… Butter zu machen: Es wurde geschafft, die Farbe und die Streichfähigkeit wie bei Butter herzustellen, aber mit dem Geschmack hat es leider nicht geklappt…

  6. Dagmar sagt:

    Ob das gelingt? Das könnte Strom ja nachhaltig preiswerter machen. Ich kann mir nicht vorstellen, dass das ein Finanzminister gut finden wird.

    • sirik sagt:

      Was hat Peter altmaier studiert ?
      physik , mathematik, technologie ?
      Nein, rechtswissenschaft.
      und er war beambter, EU beambter !

  7. Werner sagt:

    Wassserstoff speichert nicht viel Energie .

    • Eber sagt:

      Aber aber! Wasserstoff i s t quasi Energie! Ich müsste nachsehen, aber wenn ich mich richtig erinnere, ist der Energie-Inhalt z. B. eines Kilogramms Wasserstoff höher, als bei jedem anderen Stoff – Kernenergie vielleicht ausgenommen.
      Wasserstoff verbrennt bei einer sehr hohen Temperatur, was dem Prozess in einer Gasturbine einen relativ hohen Wirkungsgrad beschert: Der hängt gemäß dem Carnot’schen Kreisprozess allein vom Unterschied zwischen Maximal- und Minimal-Temperatur ab. Die Minimal-Temperatur ergibt sich daraus, was man mit der Abwärme macht – sie ist ja auch noch nutzbar.

      • sirik sagt:

        Carnot ? Ausbringung 30%; mit etwas extras investiert max. 50% !
        sonne energie speicheren mit H2 ? minus 50%
        danke schön.
        Die Kobold nanokristalle sind mir lieber!

    • kreator sagt:

      Auf das Gewicht bezogen immerhin etwa soviel wie trockenes Holz, und mit dem kann man prima heizen! Vorteil von Wasserstoff ist außerdem die sehr saubere Verbrennung: als Abgas entsteht Wasserdampf.

      • Werner sagt:

        Immer diese kleinen „Einschränkungen“ : „Auf das Gewicht bezogen“ .
        Ja , ja , auf das Gewicht bezogen schon . Aber das „Gewicht“ hat halt auch Volumen , Kühlungs-Ansprüche und ist natürlich in Punkto Sicherheit unter gar keinen Umständen mit Holz zu vergleichen . Aber „Auf das Gewicht bezogen“ schon . Lach !

        mfg. Werner