Do-It-Yourself Solar



Die meisten Solarzellen werden heute in Hightech-Anlagen mit krankenhausähnlichen Reinräumen hergestellt. Aber innerhalb weniger Jahre könnten Menschen in abgelegenen Dörfern in den Entwicklungsländern ihre eigenen Photovoltaikzellen aus Ernteabfällen herstellen.

Das ist die Vision von Andreas Mershin, Forscher am MIT Center for Bits and Atoms, aufbauend auf einem Projekt, das vor acht Jahren von Shuguang Zhang, einem leitenden Wissenschaftler am MIT Center for Biomedical Engineering, begonnen wurde. Mershin sagt, dass ein Dorfbewohner an einem abgelegenen, netzfernen Ort innerhalb weniger Jahre eine Tüte mit billigen Chemikalien, die von seinem Team entwickelt wurde, mit allem Grünen mischen und auf das Dach streichen könnte, um Strom zum Aufladen von Mobiltelefonen zu produzieren, oder Laternen.



Zhangs ursprüngliche Arbeit verwendete Photosystem-I (PS-I)-Komplexe, die winzigen Strukturen in Pflanzenzellen, die Photosynthese durchführen. Er und sein Team extrahierten die PS-I-Komplexe aus Spinat, indem sie die Blätter in einem Mixer pulverisierten, die Strukturen chemisch stabilisierten und sie in einer Schicht auf einem Glassubstrat abschieden, das – wie eine konventionelle Solarzelle – bei Belichtung einen elektrischen Strom erzeugen konnte zu beleuchten. Aber die Herstellung solcher Solarzellen erforderte teure Chemikalien und Ausrüstung, und die Geräte waren sehr ineffizient.



Jetzt sagt Mershin, dass der Prozess so vereinfacht wurde, dass er in praktisch jedem Labor repliziert werden kann, sodass Forscher auf der ganzen Welt ihn verbessern können. Das neue System, das 0,1 Prozent der Lichtenergie in Strom umwandelt, ist 10.000 Mal effizienter als die Vorgängerversion, muss aber noch um das Zehnfache verbessert werden, um nützlich zu sein, sagt er.

Der Schlüssel zur verbesserten Effizienz, erklärt Mershin, war, einen Weg zu finden, viel mehr der PS-I-Oberfläche der Sonne auszusetzen. Er baute einen winzigen Wald aus Zinkoxid-Nanodrähten, der als tragende Struktur für das Lichtsammelmaterial dient. Sie können alles Grüne verwenden, sogar Grasschnitt, sagt er. Die Nanodrähte tragen auch den von den PS-I-Komplexen erzeugten Elektronenfluss. Es ist wie ein elektrischer Wald, sagt er.

Das neue Verfahren kann sehr schmutzig sein und funktioniert immer noch, weil die Natur es entworfen hat, sagt Mershin. Die Natur arbeitet in schmutzigen Umgebungen – sie ist das Ergebnis von Milliarden von Experimenten über Milliarden von Jahren.



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