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400 Mal mehr Leistung: Forscher entwickeln leichteste Solarzelle der Welt

Mit Hochtouren arbeiten Forscher aus aller Welt daran, Solarzellen leichter und effizienter zu gestalten. Experten vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) ist es nun gelungen ultradünne Photovoltaik-Module zu produzieren, die aufgedampft werden, dünner als ein menschliches Haar sind und sogar auf einer Seifenblase schweben können. Die bisher leichteste Solarzelle der Welt schafft pro Gramm 6 Watt. Das ist im Verhältnis zum Gewicht 400 Mal effizienter als herkömmliche Solarmodule leisten. Zusammen mit dem Substrat, werden der Halbleiter und die Deckschicht einfach aufgedampft. Dabei gelingt die Befestigen auf nahezu jedem beliebigen Trägermaterial.

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Forscher platzieren kleinste Solarzelle der Welt auf einer Seifenblase (Bild: Joel Jean und Anna Osherov/ MIT )

Solarzellen werden immer dünner und effizienter

Winzige Solarzellen sind sehr gefragt und sollen in Zukunft auch das Internet der Dinge antreiben. Das Einsatzspektrum ist vielfältiger Natur. Dank engagierter Forscher kann die Energie der Sonne immer besser eingesetzt werden und somit auch fossile Energieträger vermehrt den Rang ablaufen. Solarzellen können unterschiedliche Formen annehmen. So haben Wissenschaftler unter anderem auch bereits transparente Solarzellen für Glasflächen erfunden. Das erste Solarzellen-Display für Smartphones wurde ebenfalls schon im letzten Jahr vorgestellt. Auch flexible organische Solarfolie ist ein spannender Ansatz um grüne Energie effizienter gewinnen zu können.

Wissenschaftler erzeugen einen leistungsstarken Kombifilm

Vladimir Bulovic und seinen Kollegen vom MIT ist es nun gelungen die dünste und leichteste Solarzelle der Welt zu bauen. Die Solarzelle besteht aus Parylen, einem Polymer. Zwischen diesem liegt eine Schicht des organischen Halbleitermaterials DBP. Wie die Forscher berichten, bricht die neue Solarzelle gleich mehrere Rekorde. So handelt es sich nicht nur um das leichteste bisher hergestellte Modul, das gerade einmal ein fünfzigstel so dick ist wie ein menschliches Haar, sondern auch um die effizienteste Solarzelle, die jemals entwickelt wurde. Mit den sechs Watt pro Gramm, leistet das Modul 400 Mal mehr als die deutlich dickeren Solarzellen aus Glas.

Das absolut Besondere an der ultradünnen Solarzelle ist den Schilderungen der Forscher nach jedoch die Herstellung. Das innovative daran ist, dass das Substrat zur gleichen Zeit gewachsen lassen werden muss wie das eigentliche Modul. Die Wissenschaftler erzeugen dabei die Basis, den Halbleiter und die Deckschicht in einem Arbeitsschritt. Typischerweise wurden die Komponenten bisher stets einzeln aufgetragen. Hierfür nutzen die Forscher eine Vakuumkammer um die Schichten dann bei Raumtemperatur aufzudampfen. Dafür verzichten die Forscher auf den Einsatz von harten Chemikalien und Lösungsmitteln. Die Verwendung ist bei der neuen Solarzelle, anders als bei vielen herkömmlichen organischen Solarzellen, nicht nötig. Am Schluss wird der sehr dünne Kombifilm einfach vom Trägermaterial abgelöst.

Einsatz in Magazin-Covern, Kleidung oder Notebook-Oberflächen

Wie die Forscher eindrucksvoll demonstrierten, kann die neue ultradünne Solarzelle sogar auf der zarten Oberfläche einer Seifenblase platziert werden, ohne dass diese dabei zerplatz. Es handelt sich bei dem neusten Clou in der Solarzellen-Forschung um einen Extremversuch, der zeigen soll, was bereits technisch möglich ist. Der Einsatz ist vielfältiger Natur, die Forscher sprechen beispielsweise von einer Integration in Magazin-Covern, oder einer Beschichtung von Helium-Ballons. Die Solarzellen sind so dünn und leicht, dass diese auch nicht einmal auffallen würden, wenn sie in einem Hemd oder Pullover verarbeitet wären. Eine Anbringung auf einer Notebookoberfläche ist ebenfalls denkbar. Das Auftragen auf bereits existierender Oberfläche ist sehr einfach und daher auch ziemlich alltagstauglich.

Die ultradünnen Solarmodule befinden sich noch im frühen Prototypen-Stadium. Bis zur serienreifen Produktion dürfte noch ein wenig Zeit vergehen. Es gilt nun zu erforschen, wie die Herstellung in einem größeren Rahmen erfolgen könnte. Dass derartige Zellen jedoch funktionieren und nicht nur theoretisch möglich sind, haben die Forscher schon einmal bewiesen. Den ausführlichen Bericht zu der neuen Studie könnt ihr im Fachmagazin ScienceDirect noch einmal nachschlagen.

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1 Kommentar

  1. Guter Artikel. Ein lesbares PDF findet sich unter
    http://joeljean.com/documents/Jean2016_OrgElec.pdf

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