Silizium-Fäden für gewebte Solarzellen

Solarzellen-Faser

Einem amerikanisch-britischen Forscherteam ist es gelungen, eine hauchdünne Silizium-Faser zu entwickeln, die als Solarzelle dienen und auch in mehreren Metern Länge hergestellt werden könnte.

Die Mehrzahl der auf dem Markt angebotenen Solarzellen basiert auf Silizium, da mit diesem Material die höchste Stromausbeute zu erzielen ist. Siliziumzellen allerdings sind flach, starr und unbiegsam. Nun haben es Wissenschaftler geschafft, Siliziumfasern im Mikrometer-Bereich herzustellen, dünner als ein menschliches Haar. Sie haben mittels Hochdruckchemie-Techniken kristalline Silikon-Halbleitermaterialien zu Fiber verpresst, das als Solarzelle von unterschiedlicher Länge und Form fungieren kann. Solche Solarzellen sind beweglich und können auf unterschiedliche Weise verarbeitet werden. „Silizium-Fasern können sehr flexibel sein, wenn die Durchmesser im Mikrometer-Bereich liegen“, erklärt Pier Sazio, Optoelektroniker an der University of Southampton.

Die Forscher erhoffen sich von ihrer Entwicklung völlig neue Einsatzmöglichkeiten für Solarzellen. Theoretisch wären Solarzellen-Fäden von über zehn Metern Länge möglich, mit denen man Solarzellen-Stoffe auf Silizium-Basis herstellen könnte. „Wir könnten die Silizium-Fäden nehmen und in einen Stoff verweben, mit vielen Anwendungsmöglichkeiten wie Stromerzeugung, Akkuladen, chemische Sensorik und biomedizinische Geräte“, wie Projektleiter John Badding, Professor für Chemie an der Penn State University, erläutert.

Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, Sonnenenergie in unterschiedlichen Winkeln einzufangen. Eine herkömmliche Solarzelle hat eine glatte Oberfläche, flexible Zellen jedoch sind weniger abhängig von Sonnenstand und Tageszeit.

Zwar gibt es im Bereich tragbare Solarzellen bereits andere vielversprechende Ansätze wie organische Solarzellen. Silizium-Zellen versprechen jedoch nach wie vor die größte Ausbeute. Schon die Wandlungseffizienz der ersten Gerätegeneration ist grob mit der organischer Photovoltaik-Drähte vergleichbar. Langfristig hoffen die Forscher auf eine deutliche Effizienzsteigerung.

Die Entwicklung basiert auf früheren Arbeiten des Forscherteams, die die Verschmelzung optischer Fasern und elektronischer Elemente zum Ziel hatten. Daher sind Faden-Solarzellen letztlich eines von vielen Anwendungsmöglichkeiten der Technologie. Andere Einsatzfelder eröffnen sich beispielsweise im Bereich Sensorik.

Josephin Lehnert

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