Batterien & Photovoltaik Wissenschaftler entwickeln sprühbaren Akku und streichbare Solarpaste

Chemiker der Rice University in Houston (Texas) haben einen Akku in streichbarer und sprühbarer Form entwickelt. In Kombination mit anderer sprühbarer Technologie, etwa einer Solarfarbe, an der die University of Notre Dame (Indiana) und University of Toronto (Kanada) erfolgreich arbeiten, wäre die Erzeugung und Speicherung von Energie auf Wänden realisierbar.

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Erstes Ziel der Wissenschaftler in Houston war es, die festen Bestandteile einer Lithium-Ionen-Batterie in eine haftende, flüssige Form zu wandeln. Das sind die Elemente Kupferfolie, Anode, Elektrolyt und Kathode. Nachdem das gelang, wurden diese Komponenten schichtweise aufeinander aufgetragen. Die Forscher verbanden neun bestrichene Kacheln aus unterschiedlichen Materialien anschließend miteinander und befestigten eine Solarzelle auf einer dieser Kacheln. Die damit erzeugte und gespeicherte Energie reichte aus, um eine Leuchtschrift mit dem Wort „RICE“ leuchten zu lassen.

Sechs Stunden lang lieferte die geladene Batterie ausreichend Energie mit einer stabilen Spannung von 2,4 V. In weiteren Experimenten fanden die Wissenschaftler der Rice University heraus, dass der Streich-Akku selbst nach 60 Lade-/Entladevorgängen lediglich rund 2% seiner Kapazität verloren hatte. Die Technologie soll nun weiter entwickelt werden, sodass künftig auf modulare, beliebig aneinander montierbare Bauteile (die sich unterschiedlich konfigurieren lassen) der Energiespeicher aufgesprüht werden kann.

Zahlreiche Verwendungen sind denkbar

Die Implikationen dieser Forschungsarbeit sind vielversprechend: In Kombination mit beispielsweise streichbaren Solarzellen, könnten Gebäudemauern künftig ohne Anbringung von Solarpanels zur Erzeugung und Speicherung von Sonnenenergie dienen. Forscher der University of Notre Dame im US-Bundesstaat Indiana konnten eine Paste herstellen, die über einen leitfähigen Untergrund Strom aus Sonnenlicht erzeugt. Die Solarfarbe sei günstig herzustellen, ohne Spezialausrüstung auftragbar und soll als Alternative zu Silizium-basierten Solarmodulen dienen.

„Wir wollten über die Siliziumtechnologie hinauskommen“, betont Prof. Prashant Kamat, Department of Chemistry and Biochemistry an der University of Notre Dame. Die entwickelte Paste wurde bereits erfolgreich getestet; nach dem Auftragen auf ein durchsichtiges und leitfähiges Material konnte damit Energie erzeugt werden, doch sei der Effizienzgrad noch steigerungsbedürftig.

„Der höchste von uns bisher erreichte Effizienzgrad beträgt einen Prozent und liegt damit klar hinter den zehn bis fünfzehn Prozent kommerzieller Silizium-Solarzellen“, schildert der Forscher, „wenn es uns gelingt, die Energieausbeute etwas zu steigern, könnten wir zukünftig einen wichtigen Beitrag zur Deckung des Strombedarfs leisten.“ so Kamat weiter.

An streichbarer Photovoltaik-Technologie forscht auch Ted Sargent von der University of Toronto in Kanada. Auch er setzt auf Quantum Dots. Diese werden auf Glas-Wafern verteilt. Es soll damit bereits eine Stromausbeute von 6% realisiert worden sein. Das Projekt erhielt kürzlich eine Finanzierung in der Höhe von 10 Mio. $ im Rahmen einer fünfjährigen Kooperation mit der König-Abdullah-Universität für Wissenschaft und Technologie in Thuwal (Saudi-Arabien). Die Zusammenarbeit läuft bereits seit 2008.

Interessenten sollen schon Lizenzrechte für die Nutzung der Technologie erworben haben. Doch konkrete Pläne für kommerzielle Umsetzungen gäbe es noch keine, weil man den Fortschritt der Entwicklung abwarte.

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