{"id":98969,"date":"2024-04-18T09:38:00","date_gmt":"2024-04-18T07:38:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=98969"},"modified":"2024-04-28T18:11:51","modified_gmt":"2024-04-28T16:11:51","slug":"solarzellen-20-mal-duenner-als-ein-menschliches-haar","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/solarzellen-20-mal-duenner-als-ein-menschliches-haar\/","title":{"rendered":"Solarzellen: 20-mal d\u00fcnner als ein menschliches Haar"},"content":{"rendered":"\n

JKU Forschung: Solarbetriebene Drohnen erm\u00f6glichen nachhaltige Luftfahrt. Diese neue und verbesserte Technologie wurde von Forscher*innen der Johannes Kepler Universit\u00e4t Linz entwickelt und nun der Fachwelt vorgestellt.<\/p>\n\n\n\n

Egal ob auf der Erde oder im Weltraum: Energieautonomie ist ein entscheidender Faktor, um Systeme \u00fcber lange Zeitr\u00e4ume unabh\u00e4ngig in einer abgelegenen und unvorhersehbaren Umgebung zu betreiben. Herk\u00f6mmliche Energiel\u00f6sungen, darunter fossile Brennstoffe, Batterien und andere alternative Methoden zur Energiegewinnung, k\u00e4mpfen mit Herausforderungen. So sind sie oft zu gro\u00df, ben\u00f6tigen Kabel- oder eine ortsgebundene Aufladung, verursachen eine Belastung f\u00fcr die Umwelt oder weisen eine zu geringe Leistungsdichte auf. Ultrad\u00fcnne und flexible Solarzellen, basierend auf dem neuartigen Material \u201ePerowskit\u201c, bieten eine effiziente und leichte L\u00f6sung, um einen energieautarken Betrieb \u00fcber l\u00e4ngere Zeitr\u00e4ume zu erm\u00f6glichen.<\/p>\n\n\n\n

In einer bahnbrechenden Entwicklung ist es Forscher*innen der JKU (Abteilung Physik der weichen Materie sowie LIT Soft Material Lab; Leitung: Univ.-Prof. Martin Kaltenbrunner<\/strong> und dem Linzer Institut f\u00fcr organische Solarzellen (LIOS); Leitung: Univ.-Prof. Niyazi Serdar Sariciftci<\/strong>) nun gelungen, ultraleichte Quasi-2D-Perowskit-Solarzellen mit beispielloser spezifischer Leistung von bis zu 44 Watt pro Gramm und einer vergleichsweise hohen Stabilit\u00e4t zu entwickeln.<\/p>\n\n\n\n

Eigenes Solarmaterial entwickelt<\/strong>
\u201eUltrad\u00fcnne und leichte Solarzellen haben nicht nur das enorme Potenzial, die Energiegewinnung in der Luft- und Raumfahrt zu revolutionieren, sondern auch eine Vielzahl von Anwendungen, wie tragbare Elektronik und das Internet der Dinge k\u00f6nnen von dieser neuen Technologie profitieren\u201c, <\/em>betont Christoph Putz<\/strong>, einer der Hauptautor*innen der Studie.<\/p>\n\n\n\n

 \u201eLeichte, anpassungsf\u00e4hige und hocheffiziente Photovoltaik ist dabei der Schl\u00fcssel, um die n\u00e4chste Generation energieautarker Systeme zu realisieren.\u201c<\/em><\/p>\n\n\n\n

Ein flexibles und ultraleichtes Solarzellenmodul, 20-mal d\u00fcnner als ein menschliches Haar, erm\u00f6glicht die Stromversorgung f\u00fcr den energieautarken Betrieb einer Vielzahl von Elektronik, wo immer Licht vorhanden ist. Die weniger als 2,5 Mikrometer (1 Mikrometer = 1 Millionstel Meter) dicken Quasi-2D-Perowskit-Solarzellen erreichen einen beeindruckenden Wirkungsgrad von 20,1 % bei gleichzeitig hoher Flexibilit\u00e4t. Vor allem die bemerkenswerte Leistungsdichte von 44 W\/g hebt sich deutlich von anderen Solarzellentechnologien ab.<\/p>\n\n\n\n

Um betriebsstabile flexible Solarzellen mit einem hohen Leistungs-Gewichts-Verh\u00e4ltnis und gleichzeitig hoher Stabilit\u00e4t zu erreichen, muss ein Gleichgewicht zwischen geringer Gas- und Feuchtigkeitsdurchl\u00e4ssigkeit, hoher Flexibilit\u00e4t und Transparenz des Kunststoffsubstrats in Kombination mit einem robusten Photovoltaikmaterial gefunden werden. Mithilfe einer auf die d\u00fcnnen Folien aufgebrachten transparenten Aluminiumoxidschicht, in Verbindung mit der Optimierung des Solarzellenmaterials selbst, konnte die Betriebsstabilit\u00e4t der Zellen deutlich verbessert werden.<\/p>\n\n\n\n

Alltagstaugliche Technologie<\/strong>
Um die Leistungsf\u00e4higkeit ihrer neuen Technologie zu demonstrieren, r\u00fcsteten die Forscher*innen eine handtellergro\u00dfe kommerzielle Quadcopter-Drohne mit den ultraleichten Solarzellen aus. 24 dieser Zellen wurden nahtlos in den Rahmen der Drohne integriert und machen gerade einmal 1\/400 ihres Gesamtgewichts aus. Diese Konfiguration erm\u00f6glicht es der Drohne, energieautark zu arbeiten und aufeinanderfolgende Lade-Flug-Lade-Zyklen ohne kabelgebundenes Aufladen durchzuf\u00fchren, was die Effizienz und Nachhaltigkeit der Solarzellen unter Beweis stellt.<\/p>\n\n\n\n

Anwendung finden k\u00f6nnte die neue Technologie in den Bereichen Suche und Rettung, gro\u00df angelegte Kartierung, Erzeugung von Solarenergie im Weltraum oder die Erkundung des Sonnensystems.<\/p>\n\n\n\n

In der j\u00fcngsten Geschichte demonstrierte bereits der Mars Helicopter \u201eIngenuity\u201c eindrucksvoll die Bedeutung eines energieautarken solarbetriebenen Flugs, indem er als erstes Luftfahrzeug auf einem anderen Planeten erfolgreich abhob und flog.<\/p>\n\n\n\n