15. April 2025, 6:15 Uhr | Lesezeit: 3 Minuten
Zwiebeln und Sonnenenergie – wie passt das zusammen? Auf den ersten Blick wohl gar nicht. Finnische Forscher haben allerdings herausgefunden, dass sich ein Extrakt aus roter Zwiebelschale ideal eignet, um Solarzellen effektiv vor UV-Strahlung zu schützen – und zwar besser als herkömmliche Kunststofffolien. Was steckt hinter dem Forschungsprojekt?
Zwiebelschalen könnten zukünftig eine Rolle bei der Verbesserung der Effizienz von Solaranlagen spielen – und zwar, wenn es um den Hitzeschutz der Paneele geht. Ein Forscher-Team der Universität Turku in Finnland hat zusammen mit anderen Wissenschaftlern herausgefunden, dass mit Zwiebelschalenextrakt behandelte Nanozellulose-Folien einen besonders wirksamen, biobasierten UV-Schutz für Solarzellen bieten.
Zwiebelschalen schlagen Kunststoff bei UV-Schutz von Solaranlagen
Solarzellen sind empfindlich gegenüber ultravioletter Strahlung, die ihre Leistung und Lebensdauer beeinträchtigen kann. Üblicherweise kommen dabei Kunststofffolien auf Erdölbasis wie Polyvinylfluorid (PVF) oder Polyethylenterephthalat (PET) zum Einsatz. Wissenschaftler arbeiten jedoch zunehmend an Alternativen aus nachwachsenden Rohstoffen.
Ein Forschungsteam der Universität Turku und der Aalto-Universität in Finnland sowie der Universität Wageningen in den Niederlanden hat entdeckt, dass sich Nanocellulose, behandelt mit einem Extrakt aus roter Zwiebelschale, als besonders wirksamer UV-Filter eignet. Diese biobasierte Folie blockierte beeindruckende 99,9 Prozent der UV-Strahlung bis zu einer Wellenlänge von 400 Nanometern – und übertraf damit sogar eine handelsübliche PET-Folie, die als Referenzprodukt diente. „Mit rotem Zwiebelfarbstoff behandelte Nanocellulose-Folien sind eine vielversprechende Option, wenn der Schutz bio-basiert sein soll“, erklärte Rustem Nizamov, Doktorand an der Universität Turku.
Vergleich verschiedener bio-basierter UV-Filter
In der Studie wurden vier unterschiedliche Nanocellulose-Folien hinsichtlich ihrer Schutzwirkung und Langzeitstabilität untersucht. Neben dem Zwiebelschalenextrakt kamen auch Lignin und Eisenionen zum Einsatz – beide für ihre UV-absorbierenden Eigenschaften bekannt. Die mit Zwiebelfarbstoff behandelte Folie erwies sich jedoch als am effektivsten und stabilsten beim UV-Schutz.
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Lichtdurchlässigkeit trotz Schutzfunktion
Ein wesentliches Kriterium für den praktischen Einsatz: Solarzellen benötigen sichtbares Licht sowie Teile des Infrarotspektrums (etwa 700 bis 1200 Nanometer), um Strom zu erzeugen. UV-Strahlen hingegen sind schädlich. Die Zwiebelfolie meisterte diese Herausforderung, Schutz und Lichtdurchlässigkeit zu vereinen, ausgezeichnet.
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Natürliche Stoffe wie Lignin wirken zwar stark UV-blockierend, schwächen durch ihre dunkle Färbung jedoch das sichtbare Licht. Mit Zwiebelfarbstoff eingefärbte Nanocellulose zeigte bessere Ergebnisse. Sie ließ bei Wellenlängen zwischen 650 und 1100 Nanometern über 80 Prozent des Lichts durch.
Langzeittest unter künstlicher Bestrahlung
Um die Haltbarkeit der Schutzwirkung zu testen, wurden die Folien über 1000 Stunden künstlichem Licht ausgesetzt. Das entspricht etwa einem Jahr Sonneneinstrahlung in Mitteleuropa. Die Resultate wurden fotografisch dokumentiert, Veränderungen der Materialien sowie der Solarzellen sorgfältig analysiert.
„Die Studie zeigt, wie wichtig Langzeittests bei UV-Filtern sind – denn bei anderen biobasierten Folien veränderten sich UV-Schutz und Lichtdurchlässigkeit deutlich im Zeitverlauf. Die mit Eisenionen behandelten Folien hatten zum Beispiel anfangs eine gute Durchlässigkeit, die sich mit der Zeit verringerte“, so Nizamov.
Die Studie entstand im Rahmen des BioEST-Projekts, gefördert vom Forschungsrat Finnlands. Durchgeführt wurde sie von der Forschungsgruppe Solar Energy Materials and Systems (SEMS). Diese Gruppe hat sich auf die Integration von Solarenergie in bestehende Energiesysteme spezialisiert. Die wissenschaftlichen Ergebnisse wurden im Februar 2025 in der Fachzeitschrift ACS Applied Optical Materials veröffentlicht.