Waschbare Solarzellen

18. September 2017, 16:36 Uhr
Solarzelle in der Wäsche. Bild: RIKEN.
Solarzelle in der Wäsche. Bild: RIKEN.
Wissenschaftler der japanischen Forschungsinstitution RIKEN und der Universität Tokio haben bieg- und dehnbare, ultradünne Solarzellen entwickelt, die auch nach dem Einweichen in Wasser oder nach Dehnung und Kompression auch weiterhin Strom aus Sonnenlicht generieren können.

Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Energy veröffentlicht und ebnen den Weg zu Solarzellen in Wearables, welche den Strapazen in Kleidung durchaus standhalten können. Einer der Herausforderungen des Internet der Dinge ist die Stromversorgung, was die Entwicklung von robusten Energiequellen für eine Vielzahl von Geräten bedingt. Bisherige Solarzellen für Wearables krankten am Fehlen mindestens einer der wichtigen Eigenschaften: Langzeitstabilität in Luft und Wasser, Energieeffizienz und Robustheit einschließlich Resistenz gegen Verformung.

Der Forschungsgruppe gelang nun die Entwicklung extrem dünner und flexibler, organischer Solarzellen auf der Basis eines Materials namens PNTz4T, das sie früher entwickelt hatte. Die elektrooptischen Schichten wurden auf einen 1 µm dünnen Parylen-Film aufgebracht. Die ultradünne Anordnung wurde dann auf ein Elastomer auf Acrylbasis aufgebracht und die Oberseite dann mit einem identischen Elastomer beschichtet. Hierdurch kann von keiner Seite aus Wasser eindringen, sondern lediglich Licht. Diese Konstruktion erwies sich zudem als besonders langlebig.

Die Forscher unterwarfen die Solarzellen einer Vielzahl von Tests und ermittelten einen Wirkungsgrad von immerhin 7,9 %, was einer Leistungsdichte von 7,86 mW/cm² entspricht. Zwecks Test der Wasserfestigkeit legte man die Solarzellen für zwei Stunden in Wasser. Dabei reduzierte sich der Wirkungsgrad lediglich 5,4 %. Mit Kompressionsvorgängen wurde die Haltbarkeit getestet. Nach zehn Durchgängen mit zusätzlich aufgebrachten Wassertropfen wiesen sie immer noch 80 % des ursprünglichen Wirkungsgrads auf. Diese Eigenschaften lassen diese Art von Solarzellen zur idealen Basis für die Versorgung von Wearable-Elektronik werden.
 
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