Schon lange gibt es Verfahren, infrarote Strahlung von erhitzten Oberflächen über IR-sensible Solarzellenvarianten direkt in elektrische Energie zu verwandeln. Man spart sich damit komplexe, störungsanfällige und nur begrenzt haltbare mechanische Umwege, wie sie z.B. in Kraftwerken in der typischen Prozesskette Gas/Erdöl/Kohle-Dampf-Turbine-Generator genutzt werden. Der Nachteil dieser Lösungen war aber immer, dass die IR-Emitter ein ganzes Spektrum infraroter Strahlung abgaben, die nur partiell und somit nicht mit gutem Wirkungsgrad in elektrische Energie gewandelt werden konnte.

 

Genau an diesem Punkt setzt die Neuentwicklung des MIT (Massachusetts Institute of Technology) an. Hier wird von der primären Energie nämlich ein Emitter erwärmt, der Licht einer ganz speziellen Wellenlänge - also sehr schmalbandig - abgeben kann. Fällt diese Strahlung in das Empfindlichkeitsmaximum einer Solarzelle, werden thermische Verluste reduziert und der Wirkungsgrad der Energiewandlung steigt. Der spezielle Emitter besteht aus Wolfram und das Besondere daran ist seine Oberfläche. Diese ist nämlich mit unzähligen kleinsten Vertiefungen übersäht, deren geometrische Eigenschaften die Emission von Lichtwellen eine bestimmten Frequenz erzwingen. Die Kunst bestand darin, die richtige Nanostruktur dieser Oberfläche zu kreieren.

 

Es wurden auch schon funktionsfähige Prototypen gebaut. So existiert ein Modell im Knopfzellenformat, das mit Butan als Energiequelle immerhin auf die dreifache Energiemenge kommt, wie eine gleich große und schwere Zelle eines LiIon-Akkus. Würde man auf ein radioaktives Isotop umstellen, das mit Zerfallswärme den Emitter erhitzt, dann hätte man eine recht effektive Langzeit-Energiequelle, wie sie in der Raumfahrt nützlich ist. Das neue Mini-Kraftwerk ist ja prinzipiell nicht auf eine bestimmte Wärmequelle festgelegt. Es funktioniert also ohne Sonne und sogar mit...

 

Foto: Justin Knight