Seit 2023 nimmt der Anteil solarer Energie in Deutschland kontinuierlich zu: 2024 stammten laut Statistischem Bundesamt bereits 14,7 Prozent des erzeugten Stroms aus Photovoltaikanlagen. Diese Entwicklung führt auch zu einem steigenden Flächenbedarf für Solaranlagen. Ein vielversprechender Ansatz zur Nutzung dieser Flächen ist die Agri-Photovoltaik, bei der Solaranlagen auf landwirtschaftlich genutzten Flächen installiert werden. Diese Methode bietet den Betrieben die Möglichkeit, Flächen sowohl als Ackerland als auch als Solarpark gleichzeitig zu nutzen. Dadurch können Landwirte zusätzliche Einnahmequellen erschließen und gleichzeitig zur nachhaltigen Energieproduktion beitragen.
Traditionell werden zur Kombination von landwirtschaftlicher Nutzung und erneuerbarer Energieerzeugung undurchsichtige Silizium-Solarzellen eingesetzt. Diese auf erhöhten Ständern über den Anbauflächen angebrachten Anlagen schützen die Pflanzen vor intensiver Sonneneinstrahlung oder Starkregen. Andererseits kann damit auch das Wachstum der Pflanzen eingeschränkt werden, wenn das Angebot an Licht und Wasser zu niedrig ist. Perowskit-Solarzellen haben im Vergleich zu herkömmlichen Silizium-Zellen niedrigere Herstellungskosten und eine höhere Sonnendurchlässigkeit.
Radicchio-Keimlinge unter Perowskit und Glas
In einer Studie hat nun ein Forschungsteam um Carlo Spampinato vom Institut für Mikroelektronik und Mikrosysteme des Nationalen Forschungsrats in Italien das Wachstum von Pflanzen unter halbtransparenten Perowskit-Solarzellen untersucht, um herauszufinden, ob diese eine bessere Lösung zu den traditionellen Silizium-Solarzellen bieten können. Die Wissenschaftler verglichen dafür das Pflanzenwachstum von Radicchio-Keimlingen unter einem halbtransparenten, mit Perowskit beschichteten Dach und einem Glasdach.
Für die Experimente entwarfen sie ein kleines, mit diesen Solarzellen bedecktes Gewächshaus mit einer Fläche von 6,25 Quadratzentimeter und verringerten die Dicke der photoaktiven Schicht der Perowskit-Solarzellen, damit sie mehr Licht durchließen. „Würde man die Sämlinge auf einem offenen Feld belassen, würden sich die lokalen Umgebungsbedingungen ändern“, erklären die Spampinato und sein Team. „Der Vergleich könnte verfälscht werden.“ Das Forschungsteam beobachtete die Pflanzen über einen Zeitraum von 15 Tagen, analysierte ihre Genexpression und untersuchte das einfallende Licht unter beiden Dachabschnitten. Hier interessierte sie vor allem der Spektralbereich von 400 bis 700 Nanometer. Dabei handelt es sich um den Bereich der photosynthetisch aktiven Strahlung (PAR), den Pflanzen hauptsächlich für die Photosynthese nutzen.
