Sechsmal mehr Power als bisherige Indoor-Zellen
Ein Forscherteam des University College London hat, gemeinsam mit Wissenschaftlern aus China und der Schweiz, eine Solarzelle auf Perowskit-Basis entwickelt, die rund sechsmal effizienter ist als bisherige Modelle für den Innenbereich. Statt sich wie klassische Solarmodule auf Sonnenlicht zu verlassen, sind diese Zellen darauf spezialisiert, künstliches Licht optimal zu nutzen, egal ob es von einer Schreibtischlampe, dem Fernseher oder dem Laptop-Display kommt.
Das Ergebnis: Geräte wie Rauchmelder, Fernbedienungen oder Sensoren könnten dauerhaft mit Energie versorgt werden. Kein nerviges Piepen mehr mitten in der Nacht, kein Griff zur Ersatzbatterie – und deutlich weniger Elektroschrott.
Warum Perowskit hier den Unterschied macht
Perowskite sind Kristallstrukturen, die sich so züchten lassen, dass sie bestimmte Wellenlängen des Lichts besonders gut aufnehmen. Für Innenräume werden sie gezielt auf die Spektren künstlicher Beleuchtung angepasst. Ein entscheidender Vorteil gegenüber klassischen Siliziumzellen, die für Sonnenlicht optimiert sind.
Zusätzlich ist Perowskit vergleichsweise günstig herzustellen und kommt in zahlreichen Varianten vor. Das macht die Technik nicht nur effizient, sondern auch potenziell massentauglich. Frühere Indoor-Solarzellen scheiterten oft daran, dass sie zu teuer oder zu leistungsschwach waren, um mit Batterien mithalten zu können.
Hürden und überraschend gute Testergebnisse
Natürlich gibt es noch Herausforderungen. Perowskit-Zellen haben im Außenbereich eine kürzere Lebensdauer und sind anfällig für Defekte in der Kristallstruktur, sogenannte „Traps“. Doch die Forscher fanden einen Weg, diese zu minimieren – unter anderem durch die Zugabe von Rubidiumchlorid sowie speziellen organischen Salzen, die für ein gleichmäßigeres Kristallwachstum sorgen.
Das Ergebnis kann sich sehen lassen: In Stresstests behielten die Zellen nach 100 Tagen noch 92 Prozent ihrer ursprünglichen Leistung, deutlich mehr als herkömmliche Varianten. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass damit Geräte bis zu fünf Jahre lang ohne Batteriewechsel betrieben werden könnten.
Ein Blick in eine batteriefreie Zukunft
Mit einer Lichtausbeute von rund 37,6 Prozent bei 1.000 Lux setzen diese Indoor-Solarzellen einen neuen Standard. Für uns könnte das heißen: keine vergessenen Ersatzbatterien mehr, keine plötzlichen Ausfälle, weniger Müll. Und das Beste: Eure Geräte tanken Energie, während Ihr sie ganz normal benutzt.
Vielleicht sitzen wir schon bald im Wohnzimmer, schauen einen Film und merken nicht einmal, dass unsere Fernbedienung längst von der eigenen Lampe „gefüttert“ wird. Das ist Technik, die still und leise das Leben leichter macht, ganz ohne Piepen mitten in der Nacht.
Also bei Rauchmeldern mit festverbauter Lithiumzelle soll die laut Herstellern 10 Jahre halten. Danach kann man den ganzen Rauchmelder entsorgen, nicht nur weil dann die festverbaute Lithiumzelle verbraucht ist, sondern weil der Gesetzgeber die Einsatzzeit auf 10 Jahre limitiert. Ein Rauchmelder muss aber auch in völliger Dunkelheit zuverlässig arbeiten, also wenn die Solarzellen gar keinen Strom mehr liefern, und dann, wenn er wirklich anspricht, mehrere Milliampere verbrauchen können. Also reichen die Solarzellen nicht, sondern es muss ein zusätzlicher Akku her. Der ist nicht nur selber in seiner Lebensdauer limitiert, sondern zisammen mit der fünfjährigen Lebensdauer der Solarzellen wäre eine solche Konstruktion nicht nur teurer als festverbaute Lithiumzellen, sondern die Lebensdauer wäre auch noch halbiert. Das soll wirklich nachhaltig sein?
Wenn die Solarzellen wirklich nach (jeweils) 100 Tagen 8 % ihrer Leistung verlieren, hätten sie nach 5 Jahren, was etwa 1825 Tagen entspricht, oder etwa 18 * 100 Tagen noch 0,92^18=0,22 also etwa 22% ihrer ursprünglichen Leistung.
Geht man davon aus, das herkömmliche Solarzellen (ohne Lebensdauerbegrenzung) in Innenräumen nur ein Drittel des Wirkungsgrades von 37 % haben, also etwa 12 %, so haben die neuen Solarzellen sogar nur 13 hundert Tage Zyklen einen Vorteil, also nur etwa 3,5 Jahre.
Wenn diese Solarzellen also meiner Meinung nach nicht für Rauchmelder geeignet sind, was bleiben für Anwendungen? Prinzipiell viele, Wanduhren, Wecker, Fernbedienungen, Küchenwaagen, Spielzeug usw.
Das Problem hierbei ist, dass diese entweder wenig Strom verbrauchen, was sie zwar geeignet machen würde, aber eben auch in völliger Dunkelheit arbeiten müssen und daher einen Akku brauchen würden (Uhren, Wecker) oder hohe Stromverbräuche haben, die sie für den Solarzellenbetrieb gleich ungeeignet machen (Spielzeug).
Dazwischen gibt es noch Verbraucher, die eine kleine Stromaufnahme bei moderaten Lichtverhältnissen haben (Fernbedienungen) und daher prinzipiell geeignet wären.
Diese gibt es aber auch schon mit herkömmlichen Solarzellen, aber auch Alkali-Mangan-Batterien in Supermarktqualität und für ca. 30 ct das Stück.halten in meinen Fernbedienungen durchweg länger als 5 Jahre, was in ähnlicher Weise für Wanduhren, Wecker und Taschenrechner gilt (Manchmal sind es vielleicht nur 2 bis 3 Jahre). Wo also bleibt die Nachhaltigkeit? Geräte, die weit mehr als 5 Jahre halten, nach 5 Jahren entsorgen, statt weniger Batteriesätze, weil die Solarzelle dann schlapp macht? Soll das wirklich nachhaltiger und besser für die Umwelt sein?
Die Entwicklung ist erfreulich, aber eine Lebensdauer von nur 5 Jahren ist einfach zu kurz. Davon abgesehen macht die in vielen Fällen notwendige Kombination mit einem Akku, der seinerseits in der Lebensdauer begrenzt ist, das Ganze nicht gerade attraktiver.
Fazit:
Primärzellen werden uns noch lange begleiten und werden in vielen Fällen sogar nachhaltiger und umweltfreundlicher sein, als Alternativlösungen, allemal wenn man sie nach Gebrauch vorschriftsgemäß entsorgt, was ihr Recycling möglich macht.
Wenn die wirklich zuverlässig funktionieren, würde ich ein paar ordern. Z.B. in Verbindung mit einem Peltierelement und einer dünnen Aluplatte, wäre ein guter Tassenwärmer.
Ein Widerstand würde auch zum Aufheizen reichen. In Verbindung mit der Solarzelle müßte man allerdings sehr geduldig sein.
Hatte mal eine Marantz Fernbedienung die AA Batterien hielten 15 Jahre da drin, die hatte sogar ein Mehrzeiliges Display 🤣 Dann war der Verstärker auch kaputt.