Forscher arbeiten an Solarzellen, die selbstständig der Sonne folgen

Schon jedes Kind lernt: Die Sonne geht im Osten auf und im Westen wieder unter. Sie bewegt sich im Laufe des Tages also am Himmel und scheint nicht immer aus der selben Richtung. Für fest installierte Solarmodule ist dies ein Problem. Denn je nach Stand der Sonne können sie nicht die ganze Kraft der Strahlen einfangen. Oder anders ausgedrückt: In der Regel wird nur zur Mittagzeit die höchstmögliche Stromproduktion erreicht. Schon heute gibt es daher Solarmodule, die dem Weg der Sonne folgen und sich regelmäßig neu ausrichten. Dies geschieht aber auf mechanische Weise und ist vergleichsweise aufwändig. Forscher der Tufts University in den Vereinigten Staaten haben nun eine elegantere Lösung entwickelt: Einen neuen Verbundwerkstoff, der sich ausschließlich durch Licht steuern lässt. Eine weitere Energiequelle wird hingegen nicht benötigt.

Zwei Schichten reagieren jeweils unterschiedlich auf Licht

Veranschaulicht haben die Wissenschaftler dies durch eine sogenannte „photonische Sonnenblume“. Diese bestand aus dem neuen Material und richtete sich stets selbstständig in Richtung Sonne aus. Die Blütenblätter wiederum reagierten ebenfalls auf die Lichtimpulse. In einem Artikel in der Fachzeitschrift „Nature Communications“ wurde zudem die Zusammensetzung des Verbundwerkstoffes bekannt gegeben. Dieser besteht demnach aus zwei übereinander liegenden Schichten. Zum einen ist dies ein Film aus Seidenfibroin, der mit Nanopartikeln aus Gold versetzt ist. Zum anderen kommt eine Folie aus Polydimethylsiloxan zum Einsatz. Der Trick: Die beiden Schichten reagieren jeweils unterschiedlich auf einfallendes Licht. Seidenfibroin zieht sich zusammen, wenn Licht in Wärme umgewandelt wird und weitet sich während des Abkühlungsvorgangs aus. Polydimethylsiloxan hingegen reagiert genau andersherum.

Die Anwendungsmöglichkeiten sind vielfältig

Dies führt zu der gewünschten Ausrichtung des Materials in Richtung der Lichtquelle. Die Forscher zählen in ihrer Arbeit zudem noch einige weitere Vorteile auf. So ist das neue Material ungewöhnlich flexibel und verfügt über eine gewisse Langlebigkeit. Außerdem wird für die Herstellung nur vergleichsweise wenige Energie benötigt. Hinzu kommt, dass es neben den sich selbst neu ausrichtenden Solarmodulen noch eine Reihe von weiteren Anwendungsmöglichkeiten gibt. So lassen sich mithilfe des Verbundwerkstoffes beispielsweise auch Mikrofluidik-Ventile öffnen und schließen. Die entsprechenden Systeme könnten dadurch signifikant vereinfacht werden. Noch allerdings befinden die Wissenschaftler sich im Bereich der Grundlagenforschung. Zwar konnte das Material hier bereits einige beeindruckende Fähigkeiten unter Beweis stellen. Dennoch dürfte es noch einige Zeit dauern, bis erste echte Anwendungen auf den Markt kommen.

Via: Phys