Die meisten Solarmodule sind massiv, was das Eindringen von Luft in die Zelle verhindert und die Funktion einer Batterie im Inneren erschwert. Die Forscher der OSU haben ein Mesh-Solarpanel entwickelt, das es Luft ermöglicht, die Batterie zu erreichen. Sobald sich die Luft in der Batterie befindet, können Elektronen vom Solarpanel zur Batterieelektrode übertragen werden. Licht und Sauerstoff dringen in das Gerät ein und lösen chemische Reaktionen aus, die den Akku aufladen.
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Das Mesh-Solarpanel besteht aus Titangaze, das entlang vertikaler Stäbe aus Titandioxid wächst. Die Stäbe fangen Sonnenlicht ein, während die Gaze die Luftzirkulation ermöglicht. Die Solarzelle wird mit drei statt vier Elektroden an die Batterie angeschlossen. Das Mesh-Solarpanel ist eine Elektrode, eine dünne Schicht aus porösem Kohlenstoff bildet die zweite Elektrode und eine Lithiumplatte wird zur dritten Elektrode. Zwischen jeder Elektrode sind Elektrolytschichten eingebettet, die den Elektronen einen Weg zum Kreuzen geben.
Die Solarbatterie durchläuft drei Schritte, um die Energie der Sonne zu nutzen: Zuerst berührt das Licht das Solarpanel und erzeugt Elektronen. Anschließend helfen Elektronen im Inneren der Batterie dabei, Lithiumperoxid chemisch zu zersetzen, wodurch Lithiumionen und Sauerstoff entstehen. Schließlich verbindet sich der Sauerstoff mit der Luft und die Batterie speichert die Lithiumionen als Lithiummetall, nachdem die Elektronen eingefangen wurden.
Jedes Mal, wenn sich die Batterie entlädt, nimmt sie Sauerstoff auf, um mehr Lithiumperoxid zu erzeugen, und der Prozess geht weiter. Die Forscher fanden heraus, dass fast 100 Prozent der Elektronen eingefangen wurden, im Gegensatz zu den 80 Prozent, die herkömmliche Solarmodule einfangen. Der verbesserte Wirkungsgrad dürfte den neuen Solarpanel-Batterie-Hybrid für Käufer attraktiver machen. Die neuen Panels sind zudem deutlich günstiger in der Herstellung. Einer der Wissenschaftler hinter dem Projekt, Yiying Wu, Professor für Chemie und Biochemie an der Ohio State, sagt, sie hätten die Kosten um 25 Prozent gesenkt.
„Der Stand der Technik besteht darin, ein Solarpanel zu verwenden, um das Licht einzufangen, und dann eine billige Batterie zu verwenden, um die Energie zu speichern“, sagte Wu. „Wir haben beide Funktionen in einem Gerät integriert. Jedes Mal, wenn Sie dies tun können, senken Sie die Kosten.“
Das US-Energieministerium finanziert das Forschungsprojekt und seine Macher geben an, dass sie planen, die Technologie an die Solarmodulindustrie zu lizenzieren. Die neue Solarbatterie könnte bald in Haushalten und Unternehmen landen.
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