Revolutionäre waschbare, dehnbare Solarzellen erreichen 8 % Wirkungsgrad

Wissenschaftler entwickeln neue organische, ultradünne Solarzelle – waschbar, dehnbar auf halbe Länge. Wandelt Sonnenlicht in elektrische Energie mit 8 % Effizienz, sehr stabil in Luft & Wasser. Mehrere Firmen zeigen Kommerzialisierungsinteresse.

Struktur neuer Solarzellen

RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS) Team: Organische Photovoltaik (OPV) – dünne organische Aktivschicht. Wandelt Sonnenlicht in Strom, 8 % Effizienz, sehr stabil in Luft/Wasser.

Dickere organische Schicht → max 10 % Konversion, aber OPV (~1 µm dick): 8 % beeindruckend. Dünnes organisches Material → biegbar ohne Bruch.

Monate zuvor: Selbe Schicht für Solarzellen, aber nicht dehnbar genug. Lösung: Gummielastische Elastomerblätter außen integriert (Sandwich-Struktur) → Solarzelle faltet sich akkordeonartig mit Peaks/Troughs.

Elastomerblätter geben Dehnbarkeit + wasserabweisend → Solarzellen überstehen 20 Zyklen mechanischer Kompression in Wasser (1 Std 40 Min). Effizienzabfall nur 20 % nach 20 Waschzyklen.

Studie zeigt: Waschbare Polymer-Solarzellen mit hoher Effizienz (7,9 %) & Dehnbarkeit (52 %). Mechanisch stabile, ultraflexible OPVs (Gesamtdicke 3 µm) via stabile Aktivschichten + invertierte Architektur → bis 7,9 % Wirkungsgrad, stabile Leistung Umgebungsluft (54 % Initialeffizienz nach 1 Monat), Dehnbarkeit 41 %.

Degradation 20,8 % bei freistehenden OPVs in Wasser 2 Std. Signifikant unterdrückt auf 5,4 % bei Sandwich zwischen zwei Elastomeren.

Anwendungen

Stromversorgung Elektronik: Sensoren für Körpertemperatur, Herzfrequenz, Blutdruck, elektrodermale Aktivität. Zahlreiche sensor-embedded Textilien. Fusion mit neuer Solarzellenart → Smart Sensor Clothing Systems.

Fernezukunft: Höhere Spannungen → Kleidung lädt Handhelds (Smartphones, Tablets), evtl. Haushaltsstrom. Integration mit leichten/dünnen Batterien → weitere Effektivitätssteigerung.

Realwelt-Anwendungen: 3–5 Jahre. Einige Firmen zeigen Kommerzialisierungsinteresse.

Haupthemmnisse Kommerzialisierung: Größe & Kosten. Aktuell limitiert auf 10×10 cm, teuer in Fertigung. Hauptkosten: Aktivschicht. Blattbeschichtung erstaunlich dünn → wird Kosten senken. Große Firmen könnten Massenproduktion Aktivschichtmaterial entwickeln → Kostensenkung.