Linzer Forscher entwickelten ultradünne Solarzelle

24. August 2015, 17:04
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Hauchdünne Folie weist aufgrund ihres geringen Eigengewichts eine zehnmal größere Leistungsdichte wie herkömmliche Solarzellen auf

Linz/Wien – Während das Solarflugzeug "Solar Impulse 2" seine Reise um die Welt vorerst wegen technischer Probleme unterbrechen muss, warten Wissenschafter der Universität Linz bereits mit der nächsten Generation von leichten Solarzellen auf: Die von ihnen entwickelte hauchdünne Folie liefert pro Kilogramm Gewicht mehr als zehnmal so viel Strom wie herkömmliche Zellen, berichten die Forscher im Fachblatt "Nature Materials".

Für die Photovoltaikanlage auf dem Dach mag sie keine besondere Rolle spielen, für viele anderen technischen Anwendungen ist sie jedoch von größter Bedeutung: die Leistungsdichte. Gemeint ist die Fähigkeit von Solarzellen, in Relation zu ihrem Eigengewicht eine möglichst hohe elektrische Leistung zu erzielen.

Drei Mikrometer dünn

"Solar Impulse 2" ist mit herkömmlichen Solarzellen auf Siliziumbasis unterwegs. Mit einer Stärke von 135 Mikrometern – das entspricht in etwa der Dicke eines Blatts Papier – können auch sie getrost als dünn bezeichnet werden. Die neue Folie ist mit nur drei Mikrometern allerdings wesentlich dünner. Die Effizienz, mit der sie Sonnenlicht in elektrische Energie umwandelt, ist mit lediglich zwölf Prozent zwar deutlich niedriger als jene des Solarfliegers, aufgrund ihres geringen Eigengewichts weist sie dennoch eine zehnmal größere Leistungsdichte auf.

Zur Veranschaulichung haben die Forscher ein Modellflugzeug gebaut, dessen Elektromotor mit Strom aus den Solarzellen angetrieben wird. "Damit wollten wir die zwei wichtigsten Eigenschaften unserer Solarzellen demonstrieren", erklärt Martin Kaltenbrunner, Erstautor der Studie: "Sie sind leicht und bleiben stabil, wenn man sie der Luft aussetzt."

Für Solarzellen auf Perowskitbasis, wie jene von den Linzer Forschern entwickelten, ist die Stabilität an Luft keineswegs selbstverständlich, da die Elektroden durch die Luftfeuchtigkeit sehr schnell korrodieren. Üblicherweise werden sie deshalb durch starre Beschichtungen aus Glas geschützt.

Neuartige Beschichtung

Um dennoch eine dünne und flexible Solarzelle zu realisieren, hat das Team nun eine neuartige Elektrodenbeschichtung aus Chromoxid entwickelt, die die Solarzellen zumindest für einige Tage korrosionsbeständig macht. Wie sie in ihrer Studie demonstrieren, kann die Folie gedehnt und sogar zerknüllt werden, ohne dadurch nennenswert an Leistung zu verlieren.

Neben ihren vielversprechenden mechanischen und photovoltaischen Eigenschaften bieten die neuen Solarzellen nach Angaben der Wissenschafter noch einen weiteren entscheidenden Vorteil: Sie können mit verhältnismäßig einfachen Mitteln großflächig und vor allem billig produziert werden. (APA, red, 24.8.2015)

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