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Forscher aus Chemnitz entwickeln Papiersolarmodule

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Professor Arved Hübler TU Chemnitz
Prof. Dr. Arved Hübler, TU Chemnitz

Solar News / Chemnitz. Haben Forscher mit den Papiersolarmodulen einen Paradigmenwechsel angestoßen? Wissenschaftler der TU Chemnitz haben auf Papier druckbare Solarmodule vorgestellt. Die 3PV genannte Technologie (3PV steht für printed paper photovoltaics) setzt auf herkömmliche Druckverfahren und Standardpapiere, wie sie bei Zeitschriften, Plakaten oder Verpackungen eingesetzt werden. Prof. Dr. Arved Hübler vom Institut für Print- und Medientechnik, der drei jahre an der 3PV-Technologie arbeitete, ist davon überzeugt, damit einen Paradigmenwechsel in der Solartechnologie einzuläuten. Seine Vision ist, dass in Zukunft normale Druckereien überall auf der Welt 3PV-Solarmodule produzieren und vermarkten können.

So funktionieren die Wunder-Solarmodule: Spezielle Druckfarben mit elektrischen Eigenschaften bilden die notwendigen Strukturen auf dem Papier, so dass bei Lichtbestrahlung Strom entsteht. Da die hierbei eingesetzten klassischen Druckverfahren wie Tief-, Flexo- und Offsetdruck sehr kostengünstig sind, sollen die so produzierten Papiersolarmodule im Vergleich zur heute üblichen Technologie billigeren Strom produzieren.

3PV-Modul papiersolarmodul
Papiersolarmodul 3PV

Ihre Ergebnisse haben die Chemnitzer Forscher nun in der Fachzeitschrift Advanced Energy Materials veröffentlicht. Der Wirkungsgrad in der Energieumwandlung wird auf 1,3 Prozent beziffert. Dabei wird ein neuer Materialansatz verfolgt, indem man als Basiselektrode natürlich oxidiertes Zink mit einem speziellen Druckprozess aufbringt und die transparente Gegenelektrode mit PEDOT, einem leitfähigen Polymer druckt. Die verwendeten Materialien würden laufend optimiert und die Parameter der 3PV-Technologie weiter verbessert, hieß es.

Hübler geht davon aus, dass Papiersolarzellen zukünftig aufgrund der effizienten Produktion und der niedrigen Materialkosten insgesamt einen deutlichen Vorteil gegenüber dem heutigen Stand der Technik erzielen können. Ziel der weiteren Forschungsarbeiten ist es, den Wirkungsgrad auf über fünf Prozent zu erhöhen, damit ein 3PV-Modul auch bei einer Lebensdauer von unter einem Jahr wirtschaftlich interessant werden kann.

„In der Natur finden wir ein Vorbild für diese Strategie: Auch grüne Blätter haben nur einen moderaten Wirkungsgrad in der Energieumwandlung von vier bis sieben Prozent und eine Lebensdauer von unter einem Jahr. Trotzdem ist dieser Weg offenbar erfolgreich“, erläutert Hübler.

Papiersolarmodul 3PV SonneDoch die Vision, mit Papiersolarzellen einen wirtschaftlichen Beitrag zur allgemeinen Energieversorgung leisten zu können, ist nur eine Nutzungsmöglichkeit. Die Forscher der TU Chemnitz haben schon gezeigt, dass auch kleine elektrische Geräte mit diesen Papiersolarzellen gut zu betreiben sind. Damit eröffnet sich die Möglichkeit, mobile Dinge einfach und autark mit dem Strom aus Papier zu versorgen. Intelligente Verpackungen könnten etwa in Zukunft mit aufgedruckten Solarzellen viele Zusatzfunktionen mit Strom versorgen, vom Display bis zu Sensoren. Die Handhabung der Papier-Solarmodule kann denkbar einfach sein.

gedruckte 3PV-Solarmodule
Gedruckte 3PV-Solarmodule (Fotos: TU Chemnitz)

Die Fachveröffentlichung der Wissenschaftler rund um Arved Hübler ist online verfügbar: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201100394/abstract

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