Solarzellen mit Lupe und Wasserkühlung

IBM erhöht Leistungsdichte von Solarzellen um das Fünffache

Wer schon einmal versucht hat, mit der Lupe Papier anzubrennen, wird den zündenden Effekt kennen, der bei der Bündelung des Sonnenlichts entsteht. IBM-Forscher haben jetzt nach diesem Prinzip die Leistungsdichte von Solarzellen stark erhöht. Verbrennen müssen sie dank einer Spezialkühlung jedoch nicht.

Die Wissenschaftler am "IBM T. J. Watson Research Center" haben mithilfe einer großen Fresnel-Linse 230 Watt Sonnenenergie auf eine kleine Solarzelle von einem Quadratzentimeter Fläche projiziert. Diese Konzentrator-Zelle (oder auch Konzentrator-Photovoltaik) wandelt die Sonnenenergie in 70 Watt elektrische Energie um und erzielt damit eine fünfmal so hohe Leistungsdichte wie herkömmliche Solarstromanlagen mit Konzentrator.

Die bisherigen Systeme gewinnen aus 200 Watt Sonnenenergie nur 20 Watt Solarstrom. IBM erhofft sich aufgrund seiner Entwicklung eine preisgünstigere Solarstrom-Erzeugung.

Doch was macht die IBM-Konzentratortechnik so erfolgreich? Es ist die Kühlung der Solarzellen, ohne die eine extreme Konzentration des Sonnenlichts dazu führen würde, dass der Technik das gleiche Schicksal wie dem Papier droht, welches mittels Lupe dem Sonnenlicht ausgesetzt wird.

Bei IBMs Technik wird eine 2300-fache Konzentration des Sonnenlichts durchgeführt. Das würde selbst Stahl zum Schmelzen bringen. Mit dem Kühltechnik- Know-how aus der Halbleiter-Technik jedoch gelang es IBM, die Wärmeentwicklung zu beherrschen. So ließen sich die Solarzellen von über 1600°C auf 85°C kühlen.

Der Trick: Anstelle eines Ventilators wird eine Flüssigmetall-Kühlung eingesetzt. Dabei wird eine hauchdünne Gallium-Indium-Legierung zwischen Solarzelle und wassergekühltem Kühlkörper aufgetragen. Diese Schicht führt die Wärme besonders gut ab.

Wann die Technik Eingang in Serienprodukte findet, wurde nicht mitgeteilt.