Eine Solarzelle zum Knittern, Rollen und Dehnen
„Solch ultradünne und leichte, mechanisch robuste Solarzellen könnten beispielsweise Energie für elektronische Textilien, synthetische Haut, insektenartige Robotik, Wetterballons, unbemannte Flugkörper oder Fernerkundungssysteme bereitstellen“, sagt Martin Kaltenbrunner von der Linzer Arbeitsgruppe „Soft Matter Physics“. Für diesen Prototyp griff sein Team auf verfügbare lichtaktive Substanzen für organische Solarzellen zurück. Lage für Lage deponierte es diese auf eine hauchdünne Trägerfolie aus Polyethylen. Für die elektrischen Kontakte dampfte es dann dünne Schichten aus Kalzium und Gold darauf .
Bis an die Belastungsgrenzen zerknittern, rollten und dehnten Kaltenbrunner und Kollegen schließlich ihre extrem dünnen Solarzellen. Dabei blieben die flexiblen Energiefolien selbst nach einer 50-prozentigen Dehnung und Rollversuchen mit extrem kleinen Radien intakt. Rekordverdächtig zeigte sich vor allem das geringe Gewicht. Der Wirkungsgrad lag unter künstlichem Sonnenlicht bei 4,2 Prozent und damit im oberen Bereich für die verwendeten organischen Licht-Strom-Wandler. Mit einer Leistung von zehn Watt pro Gramm stellten die Forscher alle bisher verfügbaren Solarzellfolien weit in den Schatten.
Doch nicht nur Solarkraftwerke für Sensoren oder intelligente Textilien hat Kaltenbrunner mit seiner Entwicklung im Blick. „Dieses neuartige Konzept für ultradünne und dehnbare Elektronik ist nicht auf Solarzellen beschränkt“, sagt er. Es lässt sich auch auf integrierte, großflächige Schaltkreise anwenden. Selbst organische Leuchtdioden könnten auf diesem Konzept aufbauen und große und zugleich flexible Flächenleuchten ermöglichen. „Zusammen mit Sensoren und Aktuatorsystemen könnte so bald eine voll funktionsfähige, künstliche dehnbare elektronische Haut entstehen“, ist Kaltenbrunner überzeugt.