Silizium-Fäden für gewebte Solarzellen nutzbar
Links: Querschnitt durch die neu entwickelte Silikon-Faser. Rechts: Aufgerollte Silikon-Faser, dünner als das menschliche Haar. (Bild: Badding lab, Penn State University)
University Park/Southampton – Einem amerikanisch-britischen Forscherteam ist es gelungen, eine dünne Silizium-Faser zu fertigen, die als Solarzelle fungiert und auch in mehreren Metern Länge gefertigt werden könnte. Die Forscher hoffen, dass diese Entwicklung völlig neue Möglichkeiten eröffnet. «Wir könnten die Silizium-Fäden nehmen und in einen Stoff verweben, mit vielen Anwendungsmöglichkeiten wie Stromerzeugung, Akkuladen, chemische Sensorik und biomedizinische Geräte», meint Projektleiter John Badding, Chemieprofessor an der Penn State University.
Hochflexibles Silizium
Ein Grossteil der heute kommerziell angebotenen Solarzellen basiert auf Silizium, da mit diesem Material die höchste Stromausbeute zu erzielen ist. Allerdings sind diese Zellen eben und starr. Doch das muss nicht sein. «Silizium-Fasern können sehr flexibel sein, wenn die Durchmesser im Mikrometer-Bereich liegen», erklärt der am Projekt beteiligt Pier Sazio, Optoelektroniker an der University of Southampton, gegenüber pressetext. Dem Team ist es nun gelungen, derart dünne Fäden aus kristallinem Silizium so zu fertigen, dass diese auch tatsächlich als Solarzelle fungieren.
Badding zufolge wären auch Solarzellen-Fäden von über zehn Metern Länge durchaus möglich. Mit solch langen Fäden wäre es denkbar, Solarzellen-Stoffe auf Silizium-Basis zu weben. Zwar muss die Technologie im Bereich tragbarer Solarzellen mit anderen Ansätzen wie organischen Solarzellen konkurrieren, die leichter flexibel zu fertigen sind. Doch bleibt der Vorteil, dass Silizium-Solarzellen nach wie vor die höchste Ausbeute versprechen. «Bereits die Wandlungseffizienz unserer ersten Gerätegeneration ist grob mit der organischer Photovoltaik-Drähte vergleichbar», betont Sazio. Langfristig erhofft sich das Team noch eine deutliche Effizienzsteigerung.
Viele Anwendungsgebiete
Die aktuelle Entwicklung baut auf früheren Arbeiten des Teams auf, die allgemein das Verschmelzen von optischen Fasern und elektronischen Elementen zu einer Einheit zum Ziel hatten. Dementsprechend sind Faden-Solarzellen letztlich nur eines von vielen Anwendungsgebieten der Technologie. Andere Nutzungsmöglichkeiten sind zumindest kurzfristig sogar interessanter, beispielsweise im Bereich Sensorik. «Es bedarf nur kurzer Stücke, um einen hochperformanten Photodetektor zu fertigen», erklärt Sazio. Daher wäre es hier vergleichsweise leicht vorstellbar, mit dem zur Fertigung genutzten chemischen Dampfablagerung bei hohem Druck viele Fäden gleichzeitig herzustellen, was für eine Kommerzialisierung von Vorteil sein sollte. (pte/mc/ps)
