So nützlich die moderne Solarmodultechnologie bei der Umstellung des Menschen auf erneuerbare Energien ist, so können solche Module nachts keinen Strom erzeugen.
Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass es möglich sein könnte, Panels zu entwerfen, die rund um die Uhr arbeiten können.
Unter optimalen Bedingungen bei Nacht können diese speziell entwickelten Photovoltaikzellen laut Untersuchungen bis zu einem Viertel der Energie erzeugen, die sie tagsüber erzeugen.
Um dies zu erreichen, werden Wärmestrahlungselemente benötigt – Geräte, die durch Strahlungskühlung Energie erzeugen, wenn Infrarot- oder Wärmestrahlung das Element verlässt und dabei eine geringe Energiemenge erzeugt.
Wärmestrahlungselemente werden bereits in Bereichen wie Fertigung und Maschinenbau getestet, wo sie zur Umwandlung von Abwärme verwendet werden, beispielsweise bei hohen Temperaturen, die von Motoren erzeugt werden.
Im Fall eines Solarpanels in der Nacht ist die Verwendung solcher Zellen der Weg, um diesen Prozess zu verwenden.
“Wir dachten, wenn wir eines dieser Geräte nehmen, stellen Sie es an einen warmen Ort und richten Sie es in den Himmel”, sagt der Elektrotechniker und Informatiker Jeremy Munday von der University of California in Davis.
Um diesen Effekt mit Infrarotstrahlung zu erzielen, benötigen wir verschiedene Arten von Materialien für herkömmliche Solarmodule, die dazu neigen, sich auf sichtbares Licht zu konzentrieren.
Der nächste Schritt besteht darin, herauszufinden, durch welche Kombination von Materialien und Elektronik ein effektives Panel entsteht, das den Nachthimmel und seine Umgebung als Heizkörper nutzen kann.
„Eine typische Solarzelle erzeugt Energie, indem sie Sonnenlicht absorbiert, wodurch Spannung und Strom auf dem Gerät auftreten“, sagt Munday. “Bei diesen neuen Geräten wird Licht emittiert und Strom und Spannung gehen in die entgegengesetzte Richtung, aber Sie erzeugen immer noch Energie.”
“Man muss verschiedene Materialien verwenden, aber die Physik ist dieselbe.”
Nach den Berechnungen der Forscher können Sonnenkollektoren unter idealen Bedingungen bis zu 50 Watt Strom pro Quadratmeter produzieren.
Diese Idee wird von mehreren Forschungsgruppen untersucht. Letztes Jahr haben wir ein experimentelles System gesehen, das von Wissenschaftlern der Stanford University entwickelt wurde und das auch das thermische Ungleichgewicht zwischen Nachthimmel und Erde nutzte, um Elektrizität aus Infrarotstrahlung zu erzeugen.
Mandei und seine Kollegen entwickeln derzeit Prototypen, um diese Technologie richtig zu skalieren und in der Praxis anzuwenden. Dies ist jedoch eine potenziell relativ kostengünstige und kostengünstige Möglichkeit, um Solarmodule rund um die Uhr betriebsbereit zu halten.
“Der Weltraum bietet einen faszinierenden Niedertemperatur-Kühlkörper, der durch den intelligenten Einsatz von Photonik, Optik und Materialwissenschaften Tag und Nacht Strom liefern kann”, schließen die Forscher in ihrer Arbeit.
Die Studie wurde in ACS Photonics veröffentlicht.
