Neue Licht-Technologie: Kommt jetzt das Ende der Batterie?

Forscher haben eine Solarzelle entwickelt, die nicht mehr auf das Sonnenlicht angewiesen ist, sondern durch das Licht in den Innenräumen funktioniert. Diese Innovation könnte Batterien in Millionen Alltagsgeräten überflüssig machen und so einerseits dafür sorgen, dass Kosten gespart werden, andererseits auch einen enormen Beitrag zur Nachhaltigkeit leisten.

Hoffnungsträger für die Energieversorgung kleiner Geräte

Ein Team aus renommierten Forschern hat Solarzellen entwickelt, die nicht mehr auf Sonnenlicht angewiesen sind, sondern sich durch die in den Innenräumen vorhandene künstliche Beleuchtung aufladen lassen. Diese Zellen könnten dafür sorgen, dass in naher Zukunft die Batterien in vielen Alltagsgeräten ersetzt und damit die Abhängigkeit von umweltschädlichen Einwegbatterien deutlich verringert werden. Die Technologie eröffnet vor allem für kleine elektronische Geräte neue Möglichkeiten: Fernbedienungen, kabellose Tastaturen oder smarte Sensoren könnten somit ohne klassische Einwegbatterien auskommen.

Das Herzstück dieser Innovation ist ein Material, das in der Solarbranche seit Jahren für Aufsehen sorgt: Perowskit. Es übertrifft klassische Siliziumzellen in der Effizienz, vor allem dann, wenn es sich um schwaches Licht handelt. Beispielsweise in Büros, in Wohnräumen oder auch in Werkstätten. Während Siliziumzellen bei geringer Beleuchtung sehr schnell an ihre Grenzen stoßen, erreichen die neuen Perowskit-Varianten eine sechsfach höhere Leistungsfähigkeit. Damit könnte endlich eine lang gesuchte Lösung für die Stromversorgung im Innenbereich in greifbare Nähe rücken.

Wie Forscher die Schwächen von Perowskit entschärfen

Die sehr außergewöhnlichen Eigenschaften von Perowskit haben Forscher weltweit fasziniert. Bislang stand das Material aber unter dem Verdacht, zu instabil für die breite Anwendung zu sein. Das liegt an der Kristallstruktur: kleine Fehlstellen, sogenannte Traps, bremsen den Stromfluss und beschleunigen dadurch den Zerfall des Materials. Eine Solarzelle, die nach nur ein paar Wochen ihre Leistung verliert, wäre für den Alltag nutzlos.

Das Team entschied sich aus diesem Grund für eine gezielte chemische Anpassung. Mit Hilfe von Rubidiumchlorid gelang es, die Kristallbildung gleichmäßiger zu gestalten, sodass sich die Zahl der Defekte stark reduzierte. Das Ergebnis kann sich durchaus sehen lassen: Die Zellen wandeln rund 38 Prozent des vorhandenen künstlichen Innenlichts in Energie um. Des Weiteren behielten sie nach mehr als drei Monaten noch über 90 Prozent ihrer ursprünglichen Leistungsfähigkeit. Hier wurde also ein entscheidender Durchbruch geschaffen, der ganz klar zeigt, dass die Technologie auch über längere Zeiträume hinweg zuverlässig funktioniert.

Es handelt sich also nicht mehr um ein vielversprechendes Laborprojekt, sondern es rückt die Vision einer massentauglichen Lösung in greifbare Nähe. Denn eine Zelle, die im Alltag stabil arbeitet und effizient Strom liefert, hat natürlich das Potenzial, Millionen von Geräten eine nachhaltige Energiequelle zu bieten.

Niedrige Kosten und breite Einsatzmöglichkeiten

In den letzten Jahren haben neuartige Technologien für nachhaltige Veränderungen gesorgt. Das beste Beispiel mag die Künstliche Intelligenz sein. Anfangs war die KI nur im Gaming-Bereich spürbar, wenn man sich mit nicht spielbaren Charakteren unterhalten hat. Heute gibt es kaum noch ein Online Casino, das ohne KI auskommt: Online Casinos mit Plinko nutzen etwa die KI, wenn es darum geht, individuelle Angebote zu erstellen, wie das Online Casino mit Schwerpunkt Blackjack oder der Anbieter, der auch Sportwetten im Spielangebot hat. Dabei geht es aber nicht nur um individuelle Boni, sondern auch, ob sich das Verhalten des Spielers mit der Zeit verändert hat, sodass die KI Alarm schlägt, falls hier mitunter Zeichen einer möglichen Spielsucht erkennbar sind.

Während klassische Solarzellen, die komplexe Fertigungsprozesse erfordern, teuer sind, lassen sich Perowskit-Zellen vergleichsweise günstig produzieren. Dabei vergleichen die Experten das Verfahren mit Zeitungsdruck. Es werden dünne Schichten in großem Maßstab aufgetragen, was die Produktionskosten erheblich senkt. Einer der Spezialisten für Energiematerialien, Mojtaba Abdi Jalebi, hat betont, dass sich Perowskit-Zellen deshalb nicht nur in Forschungslaboren bewähren, sondern auch wirtschaftlich sehr attraktiv sind.

Die Forschungseinrichtungen stehen bereits mit Industriepartnern im Austausch, um die Technologie in marktreife Produkte überführen zu können. Sollte dieser Schritt gelingen, könnten schon bald die ersten Geräte auf den Markt kommen, die keine Batterien mehr benötigen und sich allein durch das Umgebungslicht mit Energie versorgen.

Vielseitige Eigenschaften mit großem Potenzial

Der ökologische Vorteil wäre enorm: Jahr für Jahr landen Milliarden von Einwegbatterien im Müll und belasten Umwelt und Ressourcen. Eine Technologie, die diesen Bedarf ersetzt, könnte somit einen entscheidenden Beitrag zur Nachhaltigkeit leisten.

Zudem bieten die Perowskit-Solarzellen nicht nur eine hohe Effizienz, sondern sind auch flexibel in der Anwendung. Die dünne und leichte Bauweise ermöglicht den Einsatz in Bereichen, die mit starren Siliziumzellen nicht möglich wären. Vorstellbar sind unter anderem flexible Folien, die an Gebäudefassaden angebracht werden, tragbare Lösungen für Kleidung oder auch integrierte Energiequellen in elektronischen Geräten.

Darüber hinaus sind Zellen in der Lage, das vorhandene Licht besonders effektiv zu nutzen. Durch ein sogenanntes Photonenrecycling können die ausgesandten Lichtteilchen erneut absorbiert und in Strom umgewandelt werden. In Kombination mit Silizium oder anderen Materialien lassen sich außerdem Tandemzellen herstellen, die die gesamte Lichtausbeute maximieren. Mit Wirkungsgraden von mehr als 25 Prozent und Rekorden bis knapp 34 Prozent liegen Perowskit-basierte Systeme inzwischen ganz klar vor klassischen Siliziumzellen. Einige Experten sind daher überzeugt, dass sich die Stromversorgung in den nächsten Jahren grundlegend verändern wird.