Was ist mit der allgegenwärtigen Energie passiert? Der transparente Solarpionier

Die Idee, Sonnenenergie durch transparente Solarmodule zu gewinnen, gibt es schon seit Jahrzehnten, aber erst in den 2010er Jahren wurde diese innovative Technologie endlich Realität.

Ein Forscherteam am Massachusetts Institute of Technology (MIT) unter der Leitung von Vladimir Bulović, Miles Barr und Richard Lunt, freigegeben die erste branchenweit anerkannte authentische transparente Solarzelle im Jahr 2011

Die eingesetzte Technologie

Im Gegensatz zu herkömmlichen c-Si-basierten Solartechnologien verwendet diese transparente Zelle organische Photovoltaikmaterialien und eine neuartige Struktur, um selektiv Licht im Ultraviolett- (UV) und Nah-Infrarot NIR-Spektrum und erzeugen Strom.

Für die erste Version dieser Zelle es nutzt ein molekularer organischer Donor, Chloraluminiumphthalocyanin (ClAlPc), und ein molekularer Akzeptor, Fulleren (C₆₀), als Absorptionsmaterialien. Im Gegensatz zu den sichtbaren Metallkontakten in herkömmlichen Zellen bestehen die Elektroden dieser Zelle aus hochtransparenten Materialien und werden mithilfe von Beschichtungs- und Abscheidungsverfahren aufgebracht.

Diese transparente Zelle des MIT enthält auch einen verteilten Bragg-Reflektor (DBR), der aus abwechselnden Schichten von TiO besteht.₂ und SiO₂, das NIR-Licht zurück in die aktiven Schichten reflektiert, um die Effizienz zu steigern.

Mit diesen innovativen Elementen kann die Zelle selektiv UV- und NIR-Licht einfangen, das dann in saubere elektrische Energie umgewandelt wird. Gleichzeitig kann der Großteil des sichtbaren Lichts hindurchdringen.

Da diese Technologie auf transparenten Substraten wie Glasfassaden und Fenstern von Gebäuden angewendet werden kann, eröffnet sie ein neues, großes Potenzial für die Förderung der Solarenergienutzung in städtischen Gebieten, in denen der herkömmliche Platz für Solaranlagen begrenzt ist. Parallel dazu die Entwicklung Die gebäudeintegrierte Photovoltaik (BIPV) befindet sich auf einem rasanten Wachstumspfad.

Die Entstehung von Ubiquitous Energy

Bulović, Barr, Lunt und ein weiterer Partner, Bart Howe, erkannten das kommerzielle Potenzial dieser Technologie und gründeten Ende 2011 gemeinsam das Unternehmen Ubiquitous Energy. 

Bedeutende Forscher beteiligten sich an diesem Vorhaben und brachten ihr Fachwissen ein, um die Technologie durch die Erforschung verschiedener Halbleitermaterialien und Gerätearchitekturen, die zu höherer Effizienz und besserer Transparenz führen könnten, weiter zu optimieren.

Wie der Name schon sagt, zielten die Gründer darauf ab, diese neuartige Solartechnologie nahtlos in alltägliche Oberflächen zu integrieren und wandeln sie in Solarenergiegeneratoren um. Dies wurzelt in ihrer umfassenderen Vision, den CO2-Fußabdruck der Stadtlandschaft zu minimieren und zur Entwicklung emissionsfreier Gebäude (ZEBs) beizutragen.

Die Entwicklung

Seit seiner Gründung hat sich Ubiquitous Energy der Kommerzialisierung seiner transparenten Solartechnologie verschrieben.

Im Jahr 2012 entwickelte das Unternehmen auf der Grundlage der Technologie des MIT mit handelsüblichen Materialien seine erste transparente Solarbeschichtung und vermarktete das Produkt unter dem Namen UE Power. Diese Arbeit zu private Investitionen und Zuschüsse der National Science Foundation.

Im Jahr 2014 zog Ubiquitous Energy von Cambridge, Massachusetts, ins Silicon Valley in der San Francisco Bay Area und nahm eine Forschungs- und Entwicklungslinie für Rapid Prototyping in Betrieb.

Mit dieser F&E-Linie hat das Unternehmen große Fortschritte gemacht und seine Technologie deutlich verbessert. Auf der Display Week 2015präsentierte es erstmals öffentlich seine verbesserte transparente Solarzellentechnologie und vermarktete sie unter dem Namen ClearView Power.

Im Jahr 2018 kündigte Ubiquitous Energy Partnerschaften mit Glasherstellern an AGC und NSG, um die Entwicklung transparenter Solartechnologie für Fenster in Wohn- und Geschäftsgebäuden voranzutreiben.

Im Jahr 2019 nahm das Unternehmen eine Pilotfertigungslinie in Betrieb und begann mit der Produktion seiner Solarfenster in Standardgröße. Von da an wurden die energieerzeugenden Fenster des Unternehmens in Gebäuden weltweit installiert, darunter in seinem Hauptsitz, in Projekten der Michigan State University, in Boulder Commons in Colorado und an mehreren Standorten von NSG. Im selben Jahr zertifizierte das Unternehmen ein neuer Weltrekord Leistung für sein transparentes Solarzellenfenster mit 9.8 % Umwandlungseffizienz und einer durchschnittlichen sichtbaren Transparenz von 38.3 %.

Im Jahr 2022 schloss Ubiquitous Energy eine Finanzierungsrunde über 30 Millionen US-Dollar ab, darunter eine Investition des Fenster- und Türenherstellers Andersen Corporation. Außerdem angekündigt der Plan, Anfang 2024 mit der Massenproduktion zu beginnen, und die strategische Vision, bis 2050 weltweit eine Milliarde Quadratfuß seines transparenten Fensterglases zu installieren. Im selben Jahr wurde es von der Business Intelligence Group auch mit der Auszeichnung „Grünes Unternehmen des Jahres 2022“ ausgezeichnet.

Statistiken zeigen, dass das Unternehmen bisher über 70 Millionen US-Dollar an Finanzmitteln von privaten Investoren sowie nationalen und regionalen Agenturen eingesammelt hat.

Der plötzliche Urlaub

Trotz seiner vielversprechenden Technologie und Partnerschaften begann Ubiquitous Energy laut einer internen E-Mail im April 2024 damit, Mitarbeiter zu beurlauben, und bis Ende des Monats hatte es beendet ihrer Beschäftigung.

Derzeit scheint es, als stünde Ubiquitous Energy kurz vor der Schließung. Das Unternehmen hat sich bislang noch nicht öffentlich zu seinen Zukunftsplänen oder möglichen Umstrukturierungsbemühungen geäußert.

Warum der Urlaub?

Wie aus öffentlichen Quellen hervorgeht, betrug der Spitzenumsatz des Unternehmens im Jahr 2023 angegeben betrug nur 1.1 Millionen Dollar, was in krassem Gegensatz zu der Finanzierungssumme von 70 Millionen Dollar steht. Mit anderen Worten, sein Umsatz reichte möglicherweise nicht aus, um seinen Betrieb und seine Wachstumsambitionen aufrechtzuerhalten.

Bei genauerem Hinsehen zeigt sich, dass die Beurlaubung auch die Härte auf dem Weg zu einer breiten Einführung der innovativen transparenten Solartechnologie des Unternehmens widerspiegelt.

Angesichts der drohenden Rezession schrecken die höheren Kosten und die relativ geringe Effizienz dieser Technologie einige Projektentwickler ab, obwohl sie Bereitstellung sauberer Energie vor Ort, ohne Kompromisse bei der Ästhetik einzugehen. Darüber hinaus kann die Installation dieser transparenten Zellprodukte Fachwissen erfordern, was die Kosten weiter erhöht. Angesichts dieser Faktoren könnten Entwickler, die zuvor Interesse gezeigt hatten, nun geneigt sein, alternative transparente Zelllösungen zu erkunden oder herkömmliche Panels zu verwenden.

Andere Lösungen?

Tatsächlich ist Ubiquitous Energy nur ein Teilaspekt der transparenten Solartechnologie. 

UbiQD wurde 2014 gegründet und ist ein weiterer wichtiger Akteur auf diesem Gebiet. Das Unternehmen nutzt lizenzierte Technologie des Los Alamos National Laboratory und des MIT, um seine hochmodernen transparenten Solarprodukte zu entwickeln. Im Gegensatz zur Beschichtungstechnologie von Ubiquitous Energy verwendet UbiQD kostengünstige und wenig toxische Quantenpunkttechnologien, um Sonnenlicht zu absorbieren, zu regulieren und in Solarenergie umzuwandeln.

Obwohl sie keine wirklich transparenten Solarlösungen sind, Transparente CdTe-Solarmodule einen praktischen Kompromiss darstellen, indem sie eine relativ zuverlässige Energieerzeugung zu geringeren Kosten ermöglichen.

Angesichts der fortschreitenden Urbanisierung wird die Nachfrage nach transparenten Solarlösungen nicht stillstehen. Insgesamt steckt die Technologie noch in den Kinderschuhen und die Zukunft sieht vielversprechend aus.