Forscher der Universität Uppsala haben Solarzellen etwickelt, die, anders als ihre Bezeichnung vermuten lässt, Strom aus künstlichem oder indirektem natürlichem Licht produzieren. Dahinter steckt die Idee, Einwegbatterien von Sensoren wie Bewegungsmeldern bei Alarmanlagen zu ersetzen, deren Strombedarf gering ist. Das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT), das privat wie gewerblich immer weitere Kreise zieht, könnte so mit Strom versorgt werden.
Farbstoffzelle schlägt Silizium
Marina Freitag, Assistenzprofessorin für Chemie, und ihr Doktorand Hannes Michaels haben eine sogenannte Farbstoff-Solarzelle so umfunktioniert, dass sie bevorzugt das Spektrum von künstlichem Licht absorbiert und in Strom umwandelt. Immerhin 34 Prozent des sichtbaren Lichts lassen sich so nutzbar machen. Damit sind sie deutlich besser als Zellen aus Silizium oder aus exotischen Materialien.
„Wenn man das Frequenzspektrum des Lichts kennt, das umgewandelt werden soll, lassen sich Farbstoffe so tunen, dass sie genau für diese Wellenlängen reagieren.“
Marina Freitag, Assistenzprofessorin für Chemie an der Universität Uppsala
Diese Zellen erzeugten Strom mit einer relativ hohen Spannung, sodass sie prädestiniert sind für IoT-Anwendungen. Sie schätzt, dass 2025 viele Bereiche unseres Lebens von derartigen Anwendungen berührt werden. Weltweit könnten zu diesem Zeitpunkt bereits 75 Mrd. IoT-Geräte existieren, die meisten davon im Inneren von Gebäuden.
Sensoren zeitweise im Winterschlaf
Da die künstliche Beleuchtung nicht durchgehend zur Verfügung steht, haben die Schweden gemeinsam mit der Technischen Universität München ein Strommanagementsystem entwickelt, das dieser Besonderheit Rechnung trägt. Während batteriebetriebene Sensoren kontinuierlich mit Strom versorgt werden, müssen sich jene, die Photovoltaik-Strom beziehen, an das wechselnde Angebot anpassen. Das gelingt, sagen die Forscher, mit Hilfe künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen. Das reduziert den Energieverbrauch und die Mengen an Abfall in Form von entladenen Batterien. Dies sei von höchster Wichtigkeit für die Umweltverträglichkeit des IoT.