Organische Solarzelle leichter als eine Feder

Solarzellen lassen sich jetzt so dünn und leicht herstellen, dass sie auf einer Seifenblase landen können, ohne diese zu zerstören.

Das Kunststück ist Forschern der King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) gelungen. Es handelt sich um eine organische Zelle, deren Schichten also aus Kunststoff sind. Die einzelnen Schichten werden aufgedruckt. Die leichtgewichtigen Solarzellen könnten unter anderem genutzt werden, um Sensoren mit Strom zu versorgen, die unter medizinischen Pflastern den Wundheilungsprozess überwachen.

Solarzelle soll Batterien ersetzen

„Die Fortschritte bei der Entwicklung elektronischer Haut für Roboter, Sensoren für Fluggeräte und Biosensoren zur Erkennung von Krankheiten sind hinsichtlich der Energiequellen begrenzt“, sagt Eloïse Bihar, Postdoc im Team von Forschungsleiter Derya Baran. Baran: „Wir haben uns als Alternative zu sperrigen Batterien oder einem Netzanschluss das Ziel gesetzt, leichte, ultradünne organische Solarzellen zu entwickeln, um Energie aus Licht zu gewinnen, egal ob drinnen oder draußen.“

Bisher wurden ultradünne organische Solarzellen durch Aufdampfen der Schichten im Vakuum oder andere Verfahren hergestellt, die hohen apparativen Aufwand erfordern. Als Grundlage dient hier meist Indiumzinnoxid, ein transparentes, elektrisch leitfähiges Material, das allerdings nicht flexibel ist. Bihar und Baran entschieden sich stattdessen dafür, die Solarzelle auf einer flexiblen Kunststofffolie aufzubauen. Sie entwickelten für jede Schicht, an die unterschiedliche Anforderungen gestellt werden, spezielle Tinten, die sie mit einem Tintenstrahldrucker übereinander druckten. Die komplette Zelle wird mit einer hauchdünnen transparenten Kunststoffhülle aus der Gruppe der Parylene beschichtet, ein biokompatibles Material, das sich mit menschlichem Gewebe gut verträgt.

Fast fünf Prozent Wirkungsgrad

Die eigentliche Herausforderung an die Wissenschaftler war nicht das Drucken, sondern die Entwicklung der Tinten. Sie mussten gerade so flüssig sein, dass aus den Düsen extrem feine Tröpfchen schießen. Das Lösungsmittel musste zudem schnell verdunsten, die jeweilige Schicht also trocknen, um gleichmäßige Filme herzustellen. Bei einem Test, bei dem die Forscher die Solarzelle auf einer gläsernen Unterlage aufbauten, maßen sie einen Wirkungsgrad von 4,73 Prozent, für eine organische Zelle ein guter Wert.

• Bihar, E., Corzo, D., Hidalgo, T.C., Rosas-Villalva, D., Salama, K.N., Inal, S. & Baran, D. Fully inkjet-printed, ultrathin and conformable organic photovoltaics as power source based on cross-linked PEDOT:PSS electrodes. Advanced Material Technologies 2000226 (2020).| article

Quelle

Der Bericht wurde von der Redaktion „pressetext.com“ (Wolfgang Kempkens) 2020 verfasst – der Artikel darf nicht ohne Genehmigung weiterverbreitet werden!