Kennen Sie den Begriff „Solarfarbe“? 

Solarfarbe ist eine Farbe, die nicht nur Oberflächen (Wände, Türen, Gehwege usw.) Farbe und Schutz verleiht, sondern auch die Fähigkeit besitzt, auf Sonnenlicht zu reagieren und saubere und nachhaltige Energie zu erzeugen.  

Es gibt zwei Arten dieser Farben: eine, die Strom erzeugt und vor zehn Jahren erforscht und entwickelt wurde, und eine neuere Version, die dank Sonnenlicht mit dem Wasserdampf in der Luft reagiert und Wasserstoff erzeugen kann. Beide Solarfarben sind sehr interessant, um natürliche Ressourcen zu nutzen und saubere, unerschöpfliche Energie zu gewinnen. Aber kann man sie im Handel kaufen? Wir erklären Ihnen alles im Folgenden. 

Ursprünge: Wo es entstand, Evolution und Entwicklung 

Die Notwendigkeit, neue Wege zur Erzeugung sauberer und nachhaltiger Energie zu finden, hat viele Universitäten und Organisationen dazu veranlasst, alle Möglichkeiten zu untersuchen. So veröffentlichten beispielsweise Forscher der University of Notre Dame in Indiana, USA, Ende 2011 einen Artikel mit dem Titel „Sun-Believable Solar Paint: A Transformative One-Step Approach for Designing Nanocrystalline Solar Cells“, in dem sie ihre Forschung und die Eigenschaften dieser Farbe zur Stromerzeugung, ähnlich wie bei Photovoltaik-Solarzellen, detailliert beschrieben. 

Für ihre Entwicklung verwendeten sie eine bindemittelfreie Paste aus CdS-, CdSe- und TiO₂-Halbleiternanopartikeln, die auf eine leitfähige Glasoberfläche aufgetragen und bei 473 K getempert wurde. Das Photokonversionsverhalten dieser Halbleiterfilmelektroden wurde in einer photoelektrochemischen Zelle mit einer Graphen-Cu₂S-Gegenelektrode und einem Sulfid/Polysulfid-Redoxpaar untersucht. Dabei wurden mit den CdS/TiO₂- und CdSe/TiO₂-Elektroden Leerlaufspannungen von bis zu 600 mV und Kurzschlussströme von 3,1 mA/cm² erzielt. Darüber hinaus wurden unter Umgebungsbedingungen mit dem herkömmlichen Bürstenverfahren hergestellte Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von über 1 % realisiert. 

Diese Art von Farbe hat sich bereits zu einem kommerziellen Produkt entwickelt, das von mehreren Unternehmen wie SolarPaint Ltd. in Israel hergestellt wird. Aufbauend auf den Vorarbeiten der University of Notre Dame hat SolarPaint die „Solarfarbe“ entwickelt, patentiert und vermarktet sie seit 2018. Wie bereits erwähnt, hat eine weitere Studie des Royal Melbourne Institute of Technology (RMIT) eine Solarfarbe entwickelt, die Wasserdampf absorbieren und daraus Wasserstoff erzeugen kann. Dies ist eine wahre Revolution im Bereich nachhaltiger Materialien – eine saubere Energiequelle direkt an der Wand. Wasserstoff gilt sogar als eine der sauberen Energiequellen der Zukunft. Diese Studie stellt erst die Anfangsphase dieser neuen Solarfarbe dar, und weitere Forschung ist notwendig, um den erzeugten Wasserstoff nutzbar zu machen. Daher werden wir in den nächsten Jahren keine besseren Neuigkeiten erwarten können. 

Eigenschaften von Solarfarbe 

Wenn von Photovoltaik-Solarfarbe die Rede ist, liegt das Geheimnis der von der Firma SolarPaint patentierten Technologie in der Verwendung von „Quantenpunkten“, den Energieerzeugern unter den Nanopartikeln. Die Quantenpunkte werden in einem Wasser-Alkohol-Gemisch suspendiert (verdünnt) und so in Solarfarbe umgewandelt. Diese kann dann ohne Spezialausrüstung auf jede leitfähige Oberfläche aufgetragen werden, die Energie sammelt. Das „Elektrodengitter“ von SolarPaint (bestehend aus ultrafeinen Drähten, ähnlich einem Moskitonetz) und die mit Nanopartikeln imprägnierte Beschichtung der Solarfarbe können Solarenergie erzeugen, wenn sie auf Dächer, Wände und zukünftig sogar Straßen aufgetragen werden. Diese Technologie könnte die Nutzung herkömmlicher Solarmodule revolutionieren, deren Einsatzmöglichkeiten durch die bisher von der Solarindustrie genutzten begrenzten Landflächen stark eingeschränkt sind. 

Wie funktioniert es? 

Solarfarbe , auch Photovoltaik-Solarfarbe genannt, ist eine alternative Solarenergiequelle, die mithilfe von Farbe bei Sonneneinstrahlung Strom erzeugt. Dieser Strom wird dann in eine Autobatterie eingespeist. Dank eines Materials namens Perowskit verwandelt das Aufsprühen dieser Farbe jede Oberfläche in ein Solarpanel. Sie besteht hauptsächlich aus Calciumtitanat und ist für Solarzellen günstiger als Silizium. Außerdem können diese Panels deutlich dünner sein als herkömmliche. 

Es basiert auf jüngsten Fortschritten in der Halbleiter-Nanokristallforschung. Für die Entwicklung von Quantenpunkt-Solarzellen wurde nun eine einschichtige Solarfarbe entwickelt. Obwohl weitere Verbesserungen für großflächige Festkörperbauelemente erforderlich sind, bietet dieser erste Ansatz zur Herstellung von Solarfarbe die Vorteile eines einfachen Designs und wirtschaftlich rentabler Solarzellen der nächsten Generation. Diese alternative Energiequelle eignet sich für unebene Oberflächen, auf denen herkömmliche aktive Solarheizpaneele nicht angebracht werden können, wie beispielsweise in Autos oder mobilen Geräten. 

Die Wasserstofferzeugung führt zur Entwicklung von wasserstoffbasierter Solarfarbe, auch Solarfarbe-H2 genannt. Die Anwendung ist denkbar einfach: Man trägt die Farbe mit einer Rolle oder einem Pinsel auf Dach, Tür oder Außenwand auf. Mehr braucht es nicht; das System benötigt lediglich Sonnenlicht und Wasserdampf aus der Luft. Mit diesem Material können Sie die zahlreichen Vorteile der Solarenergie nutzen, ohne Photovoltaikmodule installieren zu müssen. 

Technisch gesehen beruht die Funktionsweise auf der Aufnahme und Kondensation von Wasserdampf aus der Luft. Dank Titanoxid dient die Farbe anschließend als Halbleiter für die photokatalytische Elektrolyse des aufgenommenen Wassers. Das heißt, sie fördert dessen Zersetzung in Sauerstoff- und Wasserstoffmoleküle. Dieser Wasserstoff kann dann als Brennstoff in elektrochemischen Zellen oder Motoren verwendet werden. 

Vorteile von Solarfarbe 

Solare Photovoltaik oder Solarfarbe –eH:  

• Einfach herzustellen 
• Wirtschaftlicher als Silizium-basierte Panels 
• Nutzen Sie jede Oberfläche 
• Einfach aufzutragen (wie jede andere Farbe) 
• Wird seit 2018 vermarktet 

Wasserstoff- oder Solarfarbe –H2: 

• Einfach herzustellen 
• Einfach aufzutragen (wie jede andere Farbe) 
• Nutzen Sie jede Oberfläche 
• Fähig zur Erzeugung sauberer und unbegrenzter Energie 

Auch wenn es den Anschein hat, als ob diese neuen Wege der Energieerzeugung nur Vorteile bieten, ist die Wahrheit, dass sie im Moment noch einige Nachteile aufweisen. 

• Die Leistung ist immer noch geringer als bei Siliziumchips 
• Für seine Steuerung und Nutzung werden elektrische und elektronische Geräte benötigt 

Wasserstoff-Solarfarbe oder Solarfarbe -H2 

• Schwierigkeiten bei der Speicherung des erzeugten H2 
• Noch in der Entwicklung 

Solarfarbe für Wohnhäuser: Realität oder Fiktion? 

Auch wenn es wie Science-Fiction klingt, ist dies eine Alternative, die wir schon bald selbst nutzen können. Allerdings benötigen wir professionelle Hilfe für die restliche Installation. Dazu gehören die elektrischen Anschlüsse für die Energiespeicherung, die Umwandlung in Wechselstrom für den Haushalt und vieles mehr. Oberflächen, die mit Photovoltaik-Solarfarbe gestrichen sind, funktionieren wie Photovoltaik-Solarzellen. Um sie optimal zu nutzen, sind weitere Komponenten wie Batterien, Laderegler, Wechselrichter usw. erforderlich 

Was wasserstoffbasierte Solarfarbe betrifft, so ist sie bereits Realität, da die Forschung die Machbarkeit der Wasserstoffproduktion belegt. Bis zur praktischen Anwendung wird es jedoch noch einige Jahre dauern, da Wasserstoff ein Gas ist, das nach seiner Entstehung aufgefangen werden muss. Dieser Schritt ist bei Solarfarbe noch nicht vollständig gelöst. Da die Wasserstoffproduktion derzeit aber sehr teuer und umweltschädlich ist, sind wir zuversichtlich, dass viele Unternehmen an der Lösung des Problems der Wasserstoffgewinnung aus Solarfarbe interessiert sein werden. 

Quelle: HogarSense