Solarzellen, 20-mal dünner als ein menschliches Haar: Diese neue und verbesserte Technologie wurde von Forschern der Johannes Kepler Universität (JKU) Linz entwickelt und nun der Fachwelt vorgestellt.
Energieautonomie ist ein entscheidender Faktor, um Systeme über lange Zeiträume unabhängig in einer abgelegenen und unvorhersehbaren Umgebung zu betreiben. Herkömmliche Energielösungen, darunter fossile Brennstoffe und Batterien, sind oft zu groß, benötigen Kabel- oder eine ortsgebundene Aufladung, verursachen eine Belastung für die Umwelt oder weisen eine zu geringe Leistungsdichte auf. Ultradünne und flexible Solarzellen, basierend auf dem neuartigen Material „Perowskit“, bieten eine effiziente und leichte Lösung, um einen energieautarken Betrieb über längere Zeiträume zu ermöglichen.
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In einer bahnbrechenden Entwicklung ist es Forschenden der JKU (Abteilung Physik der weichen Materie sowie LIT Soft Material Lab; Leitung: Univ.-Prof. Martin Kaltenbrunner) und dem Linzer Institut für organische Solarzellen (LIOS; Leitung: Univ.-Prof. Niyazi Serdar Sariciftci) nun gelungen, ultraleichte Quasi-2D-Perowskit-Solarzellen mit beispielloser spezifischer Leistung von bis zu 44 Watt pro Gramm und einer vergleichsweise hohen Stabilität zu entwickeln.
„Ultradünne und leichte Solarzellen haben nicht nur das enorme Potenzial, die Energiegewinnung in der Luft- und Raumfahrt zu revolutionieren, sondern auch eine Vielzahl von Anwendungen, wie tragbare Elektronik und das Internet der Dinge können von dieser neuen Technologie profitieren“, betont Christoph Putz, einer der Hauptautoren der Studie: „Leichte, anpassungsfähige und hocheffiziente Photovoltaik ist dabei der Schlüssel, um die nächste Generation energieautarker Systeme zu realisieren.“
Alltagstaugliche Technologie
Um die Leistungsfähigkeit ihrer neuen Technologie zu demonstrieren, rüsteten die Forscher eine handtellergroße kommerzielle Quadcopter-Drohne mit den ultraleichten Solarzellen aus. 24 dieser Zellen wurden nahtlos in den Rahmen der Drohne integriert und machen gerade einmal 1/400 ihres Gesamtgewichts aus. Diese Konfiguration ermöglicht es der Drohne, energieautark zu arbeiten und aufeinanderfolgende Lade-Flug-Lade-Zyklen ohne kabelgebundenes Aufladen durchzuführen, was die Effizienz und Nachhaltigkeit der Solarzellen unter Beweis stellt.
Anwendung finden könnte die neue Technologie in den Bereichen Suche und Rettung, groß angelegte Kartierung, Erzeugung von Solarenergie im Weltraum oder die Erkundung des Sonnensystems.