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2. Mar. 2017

Energieproduzierende Fenster stehen kurz bevor

Einfallendes Licht wird konzentriert an Solarzellen weitergeleitet

Licht wird zum Rand hin konzentriert (Foto: Uwe Kortshagen, twin-cities.umn.edu)

Minneapolis/Mailand - Fenster der Zukunft könnten Licht in Energie umwandeln. Um dieses Ziel zu ermöglichen, haben Forscher der University of Minnesota http://twin-cities.umn.edu ihre Silizium-Nanopartikel den Experten für lumineszierende Solarkonzentratoren von der Università degli Studi di Milano-Bicocca http://www.unimib.it zur Verfügung gestellt - mit erstaunlichem Ergebnis.

Alte Technologie, neuer Anstrich

Die Technologie hinter den lumineszierenden Solarkonzentratoren (LSCs) ist an sich schon seit den späten 1970er-Jahren im Umlauf. Die optisch wirksamen Bauelemente vermögen es, das einfallende Licht und auch den indirekten Anteil des Sonnenlichts auf eine sehr kleine Fläche zu konzentrieren, wie etwa eine Solarzelle, die im Fensterrahmen verbaut ist.

Jedoch mussten bis dato komplexe Nanostrukturen eingesetzt werden, die entweder auf giftigen Elementen wie Kadmium oder Blei basierten, oder auf seltenen wie Indium. Silizium ist hingegen in der Natur im Überschuss vorhanden und noch dazu ungiftig. Die US-Forscher schrumpften Silizium-Kristalle auf eine Größe von wenigen Nanometern beziehungsweise etwa auf ein Zehntausendstel des Durchmessers eines menschlichen Haars.

Silizium-Eigenschaft verändet sich

"In dieser Größe verändern sich die Eigenschaften von Silizium und es wird zu einem leistungsfähigen Lichtsender, mit dem wichtigen Merkmal, dass es seine eigene Leuchtkraft nicht reabsorbiert", erklärt Forscher Uwe Kortshagen von der University of Minnesota. "Das ist eine Schlüsseleigenschaft, die Silizium-Nanopartikel ideal für LSC-Anwendungen macht."

"Jeder Partikel besteht aus weniger als 2.000 Silizium-Atomen", so auch Samantha Ehrenberg, ebenfalls von der University of Minnesota. "Das Pulver wird in eine tintenartige Lösung verwandelt und dann in ein Polymer eingebettet, entweder als dünnes Blatt eines flexiblen, biegsamen Materials oder, um eine Oberfläche mit einem dünnen Film zu überziehen."

Werden lumineszierende Solarkonzentratoren aus Polymer mit den optischen Besonderheiten von Silizium-Nanopartikeln kombiniert, könnten Fenster entstehen, die mehr als fünf Prozent des Sonnenlichtes in Energie umwandeln - und das zu einem sehr niedrigen Preis.

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