Wollfäden als Kraftwerk 06.08.2014, 11:55 Uhr

Faserförmige Solarzellen im Pullover laden das Smartphone auf

Das Smartphone einfach über USB an den Pullover anschließen und überall Strom tanken: Diese Idee verfolgen chinesische Wissenschaftler, die faserförmige Solarzellen entwickeln. Sie lassen sich in Wollfäden integrieren und erreichen derzeit einen Wirkungsgrad von 3,3 Prozent. 

Für die winzigen Solarkraftwerke setzen die Wissenschaftler auf die photovoltaischen Fähigkeiten spezieller Perowskite und eine Folie aus winzigen Röhrchen aus Kohlenstoffatomen.

Für die winzigen Solarkraftwerke setzen die Wissenschaftler auf die photovoltaischen Fähigkeiten spezieller Perowskite und eine Folie aus winzigen Röhrchen aus Kohlenstoffatomen.

Foto: dpa

In den unteren Saum des neuen Pullovers ist ein Mikro-USB-Anschluss eingenäht. Der Träger verbindet ihn per Kabel mit seinem Smartphone, um es zu laden. Das soll funktionieren, sobald in die Wollfäden des Pullovers faserförmige Solarzellen eingearbeitet sind, die selbst noch bei künstlicher Beleuchtung genügend Strom liefern. Wissenschaftler der Fudan University in Shanghai sind derzeit mit ihrer Entwicklung beschäftigt. 

Geheimnis liegt in Perowskit-Material und Nanotubes

Um diese winzigen Solarkraftwerke zu realisieren, setzen die Wissenschaftler auf die photovoltaischen Fähigkeiten spezieller Perowskite und eine Folie aus winzigen sogenannten Nanotubes – das sind Röhrchen, die aus Kohlenstoffatomen aufgebaut sind. Perowskite hingegen sind Mineralien mit einer speziellen Kristallstruktur.

Erstmals berühmt wurden sie, als die späteren Nobelpreisträger Johannes Georg Bednorz und Karl Alexander Müller das Material ein wenig manipulierten, sodass es supraleitende Eigenschaften zeigte, die weit über denen lagen, die bis dahin bekannt waren. 2009 entdeckte Tsutomu Miyasaka von der Universität Tokio, dass dieses Material auch die Fähigkeit hat, höchst effektiv Photonen, also Lichtteilchen einzufangen.

Die flexiblen Solarzellen der chinesischen Wissenschaftler basieren auf einem Perowskit-Material und Kohlenstoffnanoröhrchen. Sie erreichen derzeit einen Wirkungsgrad von 3,3 Prozent. 

Die flexiblen Solarzellen der chinesischen Wissenschaftler basieren auf einem Perowskit-Material und Kohlenstoffnanoröhrchen. Sie erreichen derzeit einen Wirkungsgrad von 3,3 Prozent. 

Foto: Wiley-VCH

Die chinesischen Wissenschaftler nutzen ein synthetisch hergestelltes Material (MAPbI3), das die gleiche Struktur hat wie Perowskite. Allerdings besteht es aus einem organischen und einem anorganischen Teil. In der sechslagigen Solarzellenfaser bilden sie von außen gesehen die dritte Schicht. Die Hülle besteht aus der Nanotube-Folie, darunter befindet sich eine Folie aus einem sehr teuren Kunststoff (OMeTAD), der die Fähigkeit hat, elektrische Löcher zu leiten – das sind die positiv geladenen Partner der Elektronen, die durch Licht aus der Perowskit-Schicht herausgeschlagen werden.

Solarzellen erreichen Wirkungsgrad von 3,3 Prozent

Darunter befindet sich Titandioxid (TiO2), das Licht reflektiert, so dass es nicht ins Innere der Faser eindringt und für die Stromproduktion verlorengeht. Außerdem nimmt es die Elektronen auf, sodass sie abgeleitet werden und elektrische Arbeit verrichten, beispielsweise die Batterien eines Smartphones aufladen. Danach fließen sie in die Kunststofffolie, womit sich der Stromkreis schließt. Unter der Titandioxid-Schicht befindet sich ein Isolator. Die Seele besteht aus einem feinen Draht aus Edelstahl. Bislang erreichen die Faser-Solarzellen einen Wirkungsgrad von 3,3 Prozent.

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