Neue Perspektiven für umweltfreundliche Solarzellen durch Zwiebelschalenfarbstoff

Solarzellen sind oftmals intensiven UV-Strahlen ausgesetzt. Für deren maximalen Sonneneinfall benötigt es jedoch wirksame Schutzmechanismen. Oftmals wird dazu ein transparenter Film aus erdölbasierten Materialien eingesetzt. Diese Filmschichten sind jedoch nicht umweltfreundlich. Sowohl die Gewinnung als auch die Verarbeitung des Erdöls tragen zur Umweltbelastung bei. Auch die Entsorgung dieser beschichteten Solarzellen gestaltet sich problematisch, wenn sie ihr Lebensende erreichen. An diesem Punkt kommen Wissenschaftler ins Spiel. Viele forschen an biobasierten Alternativen.

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Neue Perspektiven für umweltfreundliche Solarzellen durch Zwiebelschalenfarbstoff

21. März 2025 von   Kategorie: Technik
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Nanocellulose als nachhaltige Lösung


Ein vielversprechender Ansatz ist das Material Nanocellulose. Diese besteht aus mikroskopisch kleinen Cellulosefasern. Sie stammen aus pflanzlichen Quellen, insbesondere aus Abfällen der Landwirtschaft oder der Forstwirtschaft. Allerdings genügt allein die Nanocellulose noch nicht. Im Rahmen ihrer Untersuchungen haben finnische und niederländische Wissenschaftler verschiedene Additive getestet. Als vielversprechende Kandidaten galten vernetzte Eisenionen, Nanopartikel eines pflanzlichen Biopolymers – Lignin genannt – sowie ein Anthocyanfarbstoff, der aus Zwiebelschalen gewonnen wurde. Frühere Forschungsergebnisse belegen, dass alle diese Substanzen über UV-blockierende Eigenschaften verfügen.

Laborversuche zur Wirksamkeit der neuen Beschichtung


In Labortests wurde eine Kombination aus Nanocellulosefolien in mehreren Varianten behandelt. Jede Variante erhielt eines der genannten Additive. Die beschichteten Folien wurden anschließend auf Farbsensibilisierte Solarzellen aufgetragen. Anschließend erfolgte eine Testreihe unter einem UV-Lampenstrahler über einen Zeitraum von 1.000 Stunden. Diese Zeitspanne simulierte etwa ein Jahr Sonneneinstrahlung in einem mitteleuropäischen Klima. Die Ergebnisse überrascht nicht nur die Forscher – die Folie mit Zwiebelschalenfarbstoff blockte mehr als 99,9 Prozent des UV-Lichts mit Wellenlängen bis zu 400 Nanometern. Dabei blieb die Durchlässigkeit für sichtbares Licht bei über 80 Prozent. Dies gilt besonders für längere Wellenlängen, was während der gesamten Testphase konstant blieb. Sichtbares Licht ist entscheidend, da Solarzellen es zur Stromerzeugung nutzen.

Überlegenheit der Zwiebelschalen-Technologie


Erstaunlicherweise übertreffen diese Anzahlen die Werte, die für herkömmliche PET (Polyethylenterephthalat) - Filme bekannt sind. Solche Filme haben sich bereits als Standard für den UV-Schutz etabliert. Die Aussicht auf das Potential von Zwiebelschalenfarbstoff in der Nanocellulose-Technologie ist verlockend. Zukünftig könnte dieser innovative Ansatz nicht nur bei klassischen Solarzellen Anwendung finden. Besonders bei biologisch abbaubaren Solarzellen, etwa für umweltfreundliche Sensorsysteme in entlegenen Regionen, könnten Vorteile entstehen.

Kollaboration von internationalen Forschern für nachhaltige Technologien


Die Forschungsarbeit wurde an der Universität Turku sowie an der Aalto-Universität in Finnland durchgeführt. Auch die Wageningen-Universität aus den Niederlanden war an der Studie beteiligt. Das Ergebnis dieser Zusammenarbeit wurde kürzlich in der Fachzeitschrift ACS Applied Optical Materials veröffentlicht.

Die bedeutenden Erfolge dieser Forschung könnten den Weg für eine breitere Anwendung von umweltfreundlichen Technologien ebnen. Eine verantwortungsbewusste Entwicklung der Solarenergie ist unverzichtbar. Die Bedürfnisse der Zukunft ruhen nicht allein auf den bisherigen Technologien, sondern bedürfen innovativer Ansätze und Materialien.

Quelle: Universität Turku