Forscher der Technischen Universität Graz entwickeln ein Hybridsystem aus Solarzellen und Energiespeicher. „Derzeit sind miteinander verbundene Einzelsysteme im Einsatz, die aus Photovoltaikzellen, meist bleibasierten Akkus und Unmengen an Kabel bestehen“, erklärt Ilie Hanzu vom Institut für Chemische Technologie von Materialien der TU Graz. „Solarpaneele am Dach, und eine Batterie im Keller: Das braucht viel Platz, ist wartungsintensiv, und nicht optimal effizient. Wir wollen nun aus zwei Einzelsystemen einen Hybriden zwischen Batterie und Solarzelle machen, der elektrische Energie sowohl umwandeln als auch speichern kann.“
Jetzt geht es an die Materialsuche
Mit dem Projekt SolaBat betreten Hanzu und sein Team zusammen mit Forschern des Zentrums für Elektronenmikroskopie Graz (ZFE) völliges Neuland. Um einen Hybriden aus Solarzellen und Energiespeicher zu entwickeln, brauchen sie aber neue Materialien. Darin liegt der Schlüssel zum Erfolg. „In dem Hybridsystem teilen sich leistungsstarke Materialien ihre Aufgaben in der Solarzelle und in der Batterie“, erklärt Hanzu. „Wir brauchen Materialien, die ihre jeweiligen Aufgaben zuverlässig erfüllen sowie mit anderen Materialien elektrochemisch kompatibel sind, damit sie in einem Gerät zusammen funktionieren.“ Im Blick haben die Forscher dazu Titanate als Aktivmaterial für die Elektroden, die die bisher meist verwendeten kobalthaltigen Materialien ersetzen sollen. Als Halbleitermaterial haben sie organische Solarfolien ins Auge gefasst. Die nächsten Forschungsschritte konzentrieren sich deshalb auf die Suche nach geeigneten Materialien für die Photovoltaik. Und die Batterieseite sowie auf die Kompatibilität dieser Materialien, bevor es an den konkreten Zusammenbau der Geräte geht. „Wir müssen wissen, was passiert, wenn die Materialien miteinander in Kontakt kommen“, beschreibt Hanzu die Herausforderung. „Deshalb untersucht das ZFE als unser Projektpartner die zugrundeliegenden Grenzflächeneffekte und -reaktionen.“
Platzsparend, effizient und einfach zu handhaben
Am Ende soll ein Hybridgerät herauskommen, das platzsparend, effizient und vergleichsweise einfach in der Handhabung ist. Die Grazer Forscher erarbeiten jetzt erst einmal die Grundlagen und erproben den Hybridakku, der am Ende der Forschungsarbeit steht. Unsere Vorarbeiten waren bereits sehr vielversprechend und ich bin zuversichtlich, dass wir am Ende von SolaBat ein funktionierendes Konzept für einen Photovoltaik-Batterie-Hybriden vorstellen können“, zeigt sich Hanzu optimistisch. Die Einsatzpotenziale sind riesig. Von der Autobatterie über Akkus in Mobilgeräten bis hin zu größeren Solaranlagen mit Energiespeicher ist alles möglich. Für welchen Einsatzzweck die Hybriden dann tatsächlich produziert werden, kann in der jetzigen Forschungsphase natürlich noch niemand sagen. Doch das ist eine zweite Herausforderung für die Grazer Forscher. Denn verschiedene Anwendungen bringen auch verschiedene Anforderungen an die Batterietechnologie mit sich. „Bei Batterien in Mikroanwendungen oder Kleingeräten wie beispielsweise Smartphones steht die Platzfrage an erster Stelle, das Gewicht ist zweitranging. Im Fall von Autobatterien ist hingegen das Gewicht der wichtigste Parameter, weniger der Platz“, beschreibt Hanzu das Problem. (Sven Ullrich)
