Linzer Forscher arbeiten schon länger an leichten und widerstandsfähigen Solarzellen. Nun ist es ihnen gelungen, die Zellen nicht nur hauchdünn und flexibel zu machen. Sie sind auch leistungsstärker und stabiler, wenn sie mit Luft in Berührung kommen.

Martin Kaltenbrunner von der Johannes Kepler Universität in Linz und sein Team entwickelten eine hauchdünne Solarfolie, die pro Kilogramm Gewicht mehr als zehnmal so viel Strom wie herkömmliche Zellen liefert. Sie soll in Zukunft beispielsweise für Wetterballons, Quadrocopter, aber auch für Umweltzwecke und Industrie eingesetzt werden.

Schon 2012 konnte das Team rund um Kaltenbrunner zusammen mit der Universität in Tokyo eine extrem dünne, flexible und leistungsstarke Solarzelle entwickeln. Ein großer Vorteil lag in der Dehnbarkeit der Zelle und ihrer Leistungsdichte. Gemeint ist damit ihre Fähigkeit, in Relation zum Eigengewicht eine möglichst hohe elektrische Leistung zu erzielen.

Bessere Leistungsdichte

Herkömmliche Solarzellen werden auf Siliziumbasis hergestellt. Diese sind ungefähr 200 Mikrometer dick, in etwa die Stärke eines Blatts. Die neue Folie aus dem Labor der Linzer Forscher ist mit nur drei Mikrometern wesentlich dünner. Die Effizienz, mit der sie Sonnenlicht in elektrische Energie umwandelt, ist mit lediglich zwölf Prozent zwar deutlich niedriger als die von herkömmlichen Solarzellen, aufgrund ihres geringen Eigengewichts weist sie dennoch eine zehnmal größere Leistungsdichte auf.

Die Studie:

"Flexible high power-per-weight perovskite solar cells with chromium oxide-metal contacts for improved stability in air" von Martin Kaltenbrunner und Kollegen ist am 24.8 in "Nature Materials" erschienen.

Johannes Kepler Universität Linz

Das Anschauungsobjekt

Zur Veranschaulichung haben die Forscher ein Modellflugzeug gebaut, dessen Elektromotor mit Strom aus den neuen Solarzellen angetrieben wird. Der Flieger soll ihre wichtigsten Eigenschaften demonstrieren: Die Solarzellen sind leicht und bleiben stabil, wenn man sie der Luft aussetzt. Das ist für Zellen, die aus sogenanntem Perowskit bestehen, nicht selbstverständlich. Normalerweise korrodieren die Elektroden nämlich durch die Luftfeuchtigkeit sehr schnell und werden deswegen durch starre Beschichtungen aus Glas geschützt.

Um dennoch eine dünne und flexible Solarzelle zu realisieren, haben die Forscher 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.

Die Solarzellen bieten laut den Forschern noch einen weiteren Vorteil: Sie können mit verhältnismäßig einfachen Mitteln großflächig und vor allem billig produziert werden.

 

science.ORF.at/APA