Jacke lädt Smartphone: Flexible Mini-Solarzellen funktionieren sogar bei diffusem Licht

Schweizer Forschern ist es gelungen, auf Textilien flexible Linsen zur Stromerzeugung zu befestigen, die den Luft- und Wasserdampfaustausch nicht behindern. Sie sammeln direktes und indirektes, künstliches und natürliches Licht und leiten es auf Solarzellen, die Strom erzeugen. Die Leistung reiche aus, um kleine elektronische Geräte wie Smartphones und Fitnessuhren aufzuladen, sagt Luciano Boesel aus der Abteilung „Biomimetic Membranes and Textiles“ am Züricher Materialforschungsinstitut Empa, der die Entwicklung leitet.

Technik der Stromgewinnung durch die Minisolarzellen. Bild@Empa

Polymer wird auch für Kontaktlinsen genutzt

Die Lichtsammler basieren auf Materialien namens Amphiphilic Polymer Co-Networks. Diese sind heute schon bestens bekannt als Werkstoffe für die Herstellung von Silikon-Hydrogel-Kontaktlinsen, die alle Anforderungen erfüllen. Sie sind anschmiegsam sowie durchlässig für Luft und Wasserdampf. Boesel baut in dieses Polymer Leuchtstoffe ein, die nur nanometergroß sind. „Wichtig für die Wahl genau dieses Polymers ist die Tatsache, dass wir zwei nicht-mischbare Leuchtstoffe im Nanometermassstab einbauen und diese interagieren können. Es gäbe auch andere Polymere, in die diese Leuchtstoffe integriert werden könnten. Sie würden jedoch miteinander verklumpen, und die Produktion von Energie wäre somit nicht mehr möglich“, so Boesel.
Luminescent Solar Concentrators, kurz LSC, nennen sich diese Lichtsammler. Bisher werden sie auch schon eingesetzt, doch sie sind starr, sodass sie sich nicht für Textilien eignen. Außerdem bilden sie eine Sperre gegen Luft und Wasserdampf.

Leuchtstoffe fangen breites Lichtspektrum ein

In Zusammenarbeit mit Kollegen aus den Empa-Abteilungen „Thin Films and Photovoltaics“ und „Advanced Fibers“ hat Boesels Team dem Gelgewebe zwei unterschiedliche Leuchtstoffe beigemischt und es dadurch zu einem flexiblen Solarkollektor gemacht. Genau wie auf großflächigen Kollektoren fangen die Leuchtstoffe ein deutlich breiteres Spektrum an Lichtstrahlen ein, als es mit konventioneller Photovoltaik möglich ist. Das heißt, die nachgeschaltete Solarzelle erzeugt mehr Strom als wenn sie direkt dem Licht ausgesetzt würde. Die neuartigen Lichtsammler lassen sich so fest mit Textilfasern verbinden, dass sie beim Waschen nicht weggespült werden.

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