Es gibt schon die ersten Fernbedienungen, die sich dank einer winzigen Solarzelle im Wohnzimmer aufladen - zumindest bei guten Lichtverhältnissen. Doch es geht noch besser, sagt das US-Start-up Ambient Photonics.
Das Unternehmen hat eine neue Solarzelle entwickelt, die sogar Überwachungskameras oder kleine Lautsprecher allein durch das Licht in Innenräumen mit Strom versorgen kann. Anfang des Jahres ist Google in die Entwicklung eingestiegen.
1. Wie kann man sich die Solarzellen vorstellen?
Viele kennen sicher noch die Taschenrechner, bei denen eine kleine Solarzellen eingebaut ist. Da reicht schon wenig Licht aus, damit der Taschenrechner funktioniert. Ganz ähnlich - zumindest was das Aussehen angeht - kann man sich auch die neuen Indoor-Solarzellen vorstellen.
Sie werden direkt in kleine Elektrogeräte eingebaut und sind viel effizienter als die kleinen Solarzellen im Taschenrechner. Bei einem Taschenrechner muss nur eine sehr kleine LED-Anzeige und ein kleiner, niedrig getakteter Mikrocontroller versorgt werden. Beide Komponenten benötigen fast keinen Strom. Mit den neuen Indoor-Solarzellen ist viel mehr möglich.
2. Für welche Geräte kommen die Solarzellen in Frage?
Eigentlich kommen die Solarzellen für alle Geräte in Frage, die mit den kleinen AAA oder etwas größeren AA-Batterien betrieben werden können. Das sind die kleinen Batterien, die jeder kennt und zum Beispiel in eine Fernbedienung kommen.
Drahtlose Tastaturen und Rauchmelder, In-Ear-Kopfhörer, aber auch etwas leistungsstärkere Geräte wie Sprachassistent-Boxen, kleine Lautsprecher, Ventilatoren und Überwachungskameras könnten laut dem Start-up in Zukunft nur mit den Solarzellen betrieben werden.
3. Wie funktionieren die Solarzellen technisch?
Die Solarzellen arbeiten ganz ähnlich wie Pflanzen. Sie sind anders aufgebaut als die sonst üblichen Solarzellen in den Photovoltaik-Anlagen für draußen. Die Indoor-Solarzellen verwenden lichtempfindliche Farbstoffe, um die Photonen des Lichts in Energie umwandeln zu können - ähnlich wie bei der Photosynthese bei den Pflanzen.
In den Pflanzenzellen macht der grüne Farbstoff Chlorophyll die Photosynthese möglich - aus Licht und CO2 wird Sauerstoff und Zucker - also auch Energie. In den Indoor-Solarzellen wandeln auch Farbstoffe das Sonnenlicht in Energie um - natürlich dann in elektrische Energie. Die Farbstoffe nehmen das Licht bestmöglich auf. Dadurch werden Elektronen angeregt und bewegen sich. Es fließt Strom.
Ganz neu ist die Technik nicht, die Grundlagen sind schon 1988 erfunden worden. Aber bisher war vor allem die kurze Lebensdauer ein Problem. Denn diese farbstoffsensibilisierten Solarzellen zersetzen sich ein Stück weit, wenn Licht auf sie trifft. Hier haben Forschungsteams in den vergangenen 15 Jahren clevere Lösungen gefunden, das zu verhindern. Aber noch muss sich erst zeigen, wie lange die Solarzellen dann wirklich halten.
4. Brauchen die Solarzellen Tageslicht von außen?
Nein, etwas Tageslicht eines Fensters kann natürlich nie schaden. Aber die neuen Solarzellen funktionieren auch nur mit künstlichem Licht. Obwohl in Innenräumen etwa 500 Mal weniger Energie zu Verfügung steht als draußen bei Sonnenlicht.
Die Indoor-Solarzellen müssen also sehr effizient arbeiten und nutzen dabei auch das ganze Lichtspektrum, also alle Wellenlängen des sichtbaren Lichts. Die Solarzellen sind dadurch viel effizienter - und funktionieren auch bei LED-Lampen, Halogen-Lampen der auch den älteren Glühbirnen. Auch Kerzenlicht kann zum Beispiel für eine Fernbedienung ausreichen. Die neue Technologie soll mindestens doppelt so viel Strom in Indoor-Räumen herstellen können als es bisher möglich war.
5. Was ist die Vision hinter den Indoor-Solarzellen?
Natürlich geht es darum, Batterien zu ersetzen. Viele kaufen Einwegbatterien, die nach einer Entladung entsorgt werden, und vor allem weltweit gesehen, selten wirklich recycelt oder gut entsorgt werden. Allein in den USA etwa werden pro Person etwa zehn Batterien gekauft. Viele landen später im Müll. Das könnten die Solarzellen zumindest teilweise verhindern.
Es gibt aber auch noch ein zweites Ziel: Die Solarzellen sollen bei Smart-Home-Anwendungen helfen. Sie träumen von einem vernetzen Haus, bei dem automatisch, die Rollos im Sommer bei Hitze runter gehen, vielen zusätzlichen Sensoren im Haus. Durch die Solarzellen müssten dafür in Zukunft keine Kabel gelegt werden. Die Sensoren könnten damit auch viel schneller, einfacher und billiger nachgerüstet werden.
Soweit die Vision - aber klar ist schon: Durch die Solarzellen könnten einfach Energie genutzt werden, die in dem Räumen von Form von Licht einfach da ist. In der Technologie steckt viel Potential. Mal schauen, ob es in unseren Wohnzimmern auch wirklich ankommt.
