Gewächshaus liefert Salat und Strom – Solarzellen lassen Nutzpflanzen zudem besser wachsen

Warum müssen Gewächshäuser Glasdächer haben, die bei starker Sonneneinstrahlung verschattet werden müssen? Man könnte doch nur so viel Licht und Wärme durchlassen, wie die Pflanzen wirklich brauchen. Mit dieser Überlegung war das Solardach geboren, das bei großen Anlagen den Strombedarf eines ganzen Hofes decken kann.

Solarzellen aus Silizium sind ungeeignet, weil sie kein Licht durchlassen und zu schwer sind. Transparente organische Zellen sind leichter, lassen sich also ohne Verstärkung montieren, haben allerdings einen geringeren Wirkungsgrad. Zudem sind sie nicht sonderlich lange haltbar. Die Materialien, aus denen sie aufgebaut sind, werden vor allem von den UV-Strahlen der Sonne angegriffen und mit der Zeit zerstört.

Mangelnde Stabilität

Die Lösung fand der Materialwissenschaftler Yang Yang und sein Team von der Ingenieursschule der University of California am Standort Los Angeles. „Organische Materialien eignen sich aufgrund ihrer Lichtabsorptionsselektivität hervorragend für die Fotovoltaik“, sagte Yang, der auch im Bereich Bioengineering tätig ist. „Ihr Hauptnachteil, der ihre breite Anwendung bisher verhindert hat, ist die mangelnde Stabilität.“

Yang und sein Team fügten zu den organischen Schichten, die Licht in Strom umwandeln, eine Lage aus der natürlich vorkommenden Chemikalie L-Glutathion an, die als antioxidatives Nahrungsergänzungsmittel besser bekannt ist. Das verlängert die Lebensdauer der Solarzellen, verbessert ihre Effizienz und lässt immer noch ausreichend Sonnenlicht durch.

Die derart modifizierten Zellen hatten nach 1000 Betriebsstunden noch 80 Prozent ihres ursprünglichen Wirkungsgrads, was noch verbesserungswürdig ist. Ohne diese Chemikalie sinkt die Effizienz in der gleichen Zeit allerdings auf 20 Prozent ab.

Abwehr von UV-Strahlen und Wärme

Die Forscher testeten ihre Solarzellen sowie Siliziumzellen, die sie versetzt anordneten, um Licht durchzulassen, auf zwei kleinen Gewächshäusern, in denen sie Pflanzen züchteten. Unter dem organischen Dach wuchsen sie besser als unter dem anorganischen. Das liege daran, dass die L-Glutathionschicht ultraviolette Strahlen, die das Pflanzenwachstum hemmen können, und Infrarotstrahlen blockiert, sodass die Gewächshäuser nicht überhitzen, so Wang. Gemeinsam mit seinem Team hat er mittlerweile ein Start-up gegründet, um die Solarzellen industriell herzustellen und Gewächshäuser damit auszustatten.

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