Perowskit-Zelle für Blaugrün erreicht unter Wasser 34,7 Prozent
Serguey Asael Shinder2 Min. LesezeitMeerwasser absorbiert Licht jenseits von etwa 630 Nanometern — Rot, Infrarot und alles Längere. Ein übliches Siliziummodul ist auf rund 400 bis 1.100 nm ausgelegt; das meiste davon ist weg, bevor das Licht eine nennenswerte Tiefe erreicht. Ein Team um Wen-Hua Zhang an der Universität Yunnan hat Perowskitzellen für das Licht gebaut, das tatsächlich ankommt: das blaugrüne Band von 400 bis 600 nm, das fünf bis zehn Meter durchdringt. Die Darstellung steht unter https://spectrum.ieee.org/perovskite-underwater-solar-panels.
Das Hauptergebnis ist eine Umkehrung. Unter Standardbedingungen an Land wandeln dieselben Zellen 17,08 Prozent des Lichts um — weniger als die 20 bis 25 Prozent eines gängigen Siliziummoduls. Unter dem Spektrum in zehn Metern Tiefe erreichen sie 34,71 Prozent. An der Zelle änderte sich nichts, nur am Licht.
Dann ging es ins Wasser. In Glas, Synthesekautschuk und Epoxidharz eingekapselte Zellen wurden auf kleine Unterwasserroboter mit Lithium-Ionen-Akkus montiert und nahe der Insel Weizhou im Südchinesischen Meer eingesetzt; die Roboter hielten eine feste Tiefe, um die Leistung über die Entfernung zur Oberfläche zu messen. In 2 Metern lieferten 115 cm² Zellfläche 1.416 mWh in zwei Stunden — etwa die halbe Kapazität einer Akku-Mignonzelle. In 10 Metern waren es noch 324 mWh in zwei Stunden, was Zhangs Erwartungen um das Drei- bis Sechsfache übertraf.
Was das bedeutet
Das ist ein Ergebnis über Spektrumsanpassung, nicht über Solartechnik — und genau das lässt sich übertragen. Der Wirkungsgrad einer Zelle wird gegen ein terrestrisches Standardspektrum angegeben, das kaum eine eingebaute Zelle je zu sehen bekommt: nicht unter Wasser, nicht unter Schnee, nicht unter einer Natriumdampflampe, nicht hinter getöntem Glas. Wer für das ankommende Licht auslegt, verschiebt die Zahl deutlich — in beide Richtungen. Die 17,08 Prozent an Land sind dasselbe Bauteil, das eine Prüfung nicht besteht, für die es nicht gebaut wurde.
Die Anwendung ist keine Netzstromerzeugung und sollte auch nicht so verkauft werden. 324 mWh in zwei Stunden aus handtellergroßer Fläche sind ein Sensorbudget, kein Generator. Aber genau dort klafft die Lücke in der Unterwassertechnik: autonome Fahrzeuge, verankerte Sensoren, Kameras und akustische Modems beenden ihre Einsätze am Akku. Ein Rinnsal, das bei Tageslicht nachlädt, verändert die Einsatzdauer, nicht die Leistungsklasse.
Und entschieden wird das Ganze an der Verkapselung. Glas, Kautschuk und Epoxid hielten für ein Experiment vor einer Insel. Meereinsatz heißt Bewuchs, Druckwechsel und Salzwassereintritt über Jahre — und Perowskite sind nicht für Feuchtetoleranz berühmt. Der Wirkungsgrad ist echt; die nächste Frage ist die Lebensdauer.