Material mit coolen Eigenschaften
Diese Eigenschaften machen das Material für das sichtbare Licht durchlässig, was für die Energiegewinnung der Solarzelle unerlässlich ist. Gleichzeitig kann es aber auch thermische Strahlung absorbieren und wieder abstrahlen. “Solar-Paneele müssen auf die Sonne ausgerichtet sein, um zu funktionieren, auch wenn die entsprechende Hitze der Effizienz schadet”, sagt Fan. “Unser System ermöglicht die Passage von Sonnenlicht und erhält damit die Absorption. Gleichzeitig kühlt es aber auch durch Abstrahlen der Wärme und verbessert somit den Wirkungsgrad der Solarzelle”, resümiert der Wissenschaftler die Effekte.
Bis zu 13 Grad Gewinn
Die Versuche der Forscher bestätigten dies: Das Material beeinträchtigte die Sonnenabsorption tatsächlich nicht – in einigen Fällen verbesserte sie sich sogar. Der Gewinn bei der Temperatur war ihnen zufolge deutlich: Die Versuchs-Solarzellen blieben um bis zu 13 Grad Celsius kühler im Vergleich zu einem ungeschützten System. Grund dafür war die abgestrahlte Energie im Wellenlängenbereich von acht bis dreizehn Mikrometern. Das entspricht dem Bereich, in dem die Atmosphäre gegenüber Infrarotenergie durchlässig ist – somit kann sie ins Weltall entweichen.
Für eine typische Solarzelle mit einem Wirkungsgrad von 20 Prozent würde der Kühleffekt die Effizienz um ein Prozent steigern, sagen die Entwickler. Unterm Strich handelt es sich dabei um einen erheblichen Gewinn für die Energieproduktion. Sie sind optimistisch, dass sich ihre thermischen Overlays auch im Großformat produzieren lassen, um den Effekt im gewerblichen Maßstab nutzen zu können.
Coole, farbenprächtige Autos
Den Forschern zufolge geht das Potenzial ihres Konzept aber durchaus weit über die Solartechnik hinaus. Es könnte bei allen Anwendungen zum Einsatz kommen, bei denen visuelle Transparenz und gleichzeitige Kühlungseffekte wichtig sind. “Beispielsweise ein leuchtend rotes Auto: Neben dieser schönen Farbe erscheint auch ein Kühleffekt wünschenswert. Es gibt zwar kühlende Beschichtungen, aber wenn sie nicht völlig transparent sind, wird es mit der Farbe problematisch”, sagt Co-Autor Linxiao Zhu. Das liegt daran, dass für die Farbwahrnehmung ein Objekt sichtbares Licht reflektieren können muss. “Unsere fotonische Kristall-Beschichtung kann Wärme abstrahlen ohne die Farbe zu beeinträchtigen”, betont der Wissenschaftler.
