Robert Klatt
Ein neues hygroskopisches Verbundmaterial kühlt Solarmodule passiv. Die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer der Module nehmen dadurch deutlich zu.
Thuwal (Saudi-Arabien). Konventionelle Solarmodule haben einen Wirkungsgrad von etwa 20 Prozent, wandeln also nur ein Fünftel des einfallenden Sonnenlichts in Strom um. Das übrige Sonnenlicht wird reflektiert oder als Wärme aufgenommen. Wenn die optimale Betriebstemperatur von rund 25 Grad Celsius überschritten wird, nimmt die Leistung der Solarmodule stark ab und die Lebensdauer sinkt. In besonders heißen Gegenden gibt es deshalb Solaranlagen mit aktiven Kühlsystemen. Die Wissenschaft arbeitet außerdem an passiven Kühltechniken, darunter etwa eine Wasserkühlung, mit der kürzlich Forscher der United Arab Emirates University (UAEU) die Stromproduktion bei hohen Temperaturen deutlich erhöht haben.
Nun haben Wissenschaftler der König-Abdullah-Universität für Wissenschaft und Technologie (KAUST) im Fachmagazin Materials Science and Engineering: R: Reports ein neues Material entwickelt, das Solarmodule passiv kühlt und dadurch die Effizienz und die Lebensdauer deutlich erhöht.
„Wir entwickeln Materialien, die eine passive Kühlung ermöglichen. Diese dünnen Beschichtungen können auf verschiedenen Systemen angebracht werden – etwa Gewächshäusern oder Solarzellen – ohne deren Leistungsfähigkeit zu beeinträchtigen.“
Das hygroskopische Verbundmaterial besteht aus Lithiumchlorid und Natriumpolyacrylat. Es bindet nachts Feuchtigkeit aus der Luft und gibt diese bei den höheren Temperaturen am Tag wieder in die Luft ab. Im Gegensatz zu anderen hygroskopischen Materialien ist Polyacrylat kostengünstig und erfordert keine giftigen Chemikalien. Das neue Verbundmaterial ist deshalb deutlich wirtschaftlicher und umweltfreundlicher als zuvor entwickelte Alternativen.
Um ihr hygroskopisches Material zu erproben, haben die Forscher Solarmodule damit beschichtet. Im Vergleich zu Modulen ohne Beschichtung waren diese bei Experimenten in der saudi-arabischen Wüste im Mittel um 9,4 Grad Celsius kühler, hatten eine um 12 Prozent höhere Effizienz und eine doppelt so hohe Lebensdauer. Gemeinsam reduzieren diese Verbesserung die Stromgestehungskosten um rund 20 Prozent. Bei Experimenten in kühleren Regionen und unter regnerischen Bedingungen hat die Beschichtung ebenfalls positive Ergebnisse erzielt.
„Dieses Projekt zeigt eindrucksvoll, wie sich unterschiedliche Fachkompetenzen an der KAUST ergänzen. Wir haben die neue Kühltechnologie auf Hochleistungs-Solarzellen in verschiedensten Umgebungen getestet und in jedem Fall hervorragende Resultate erzielt.“
Materials Science and Engineering: R: Reports, doi: 10.1016/j.mser.2025.101016
