Forscher des Riken Center for Emergent Matter Science in Japan haben mit neu entwickelten wärmeschrumpfenden Polymeren organische Solarzellen auf gekrümmte Oberflächen laminiert. Den Wissenschaftlern zufolge können gekrümmte Solarzellen an bewölkten Tagen das Sonnenlicht effizienter einfangen als herkömmliche Zellen. „Eine Möglichkeit, gekrümmte Elektronik herzustellen, sind gummiartige Substrate. Aber Solarzellen auf solchen Substraten haben in der Regel eine viel geringere Leistung“, so die Forscher. „Im Gegensatz dazu haben Solarzellen, die auf flexiblen Folien hergestellt werden, einen hohen Wirkungsgrad, aber es kann schwierig sein, sie auf gekrümmten Oberflächen anzubringen.“
Um diese Hürde zu überwinden, verwendeten die Wissenschaftler wärmeschrumpfende Folien, die normalerweise zur Verkapselung von rezeptfreien Medikamenten verwendet werden. Dadurch wird die Fläche einer nicht dehnbaren, aber flexiblen Polymerfolie um bis zu 70 Prozent verringert. „Wenn ein Material dünner wird, wird es flexibler – deshalb können wir Aluminiumfolie mit der Hand zerknüllen, aber auch Aluminium für die Herstellung von Fahrrädern verwenden“, so Forscher Steven Rich. „Obwohl wir starre Materialien wie Metalle und Kunststoffe verwenden, sind sie dreimal dünner als eine Einkaufstüte und können sich sehr stark biegen, ohne zu brechen.“
Die wärmeschrumpfenden Folien bilden winzige Falten, wenn sie auf die Polymerfolien aufgebracht werden. Durch die Kontrolle der Größe dieser Falten konnte das japanische Teame schrumpfbare Berührungssensoren und vorgefertigte organische Solarmodule bauen, die auf runden Objekten verwendet werden können. Den Forschenden zufolge verbessern die photonischen Eigenschaften der durch die Schrumpfung erzeugten Faltenstrukturen die Lichtsammlung, was den Wirkungsgrad der Photovoltaik-Module um bis zu 17 Prozent erhöht. Die organischen Solarzellen können demnach ohne Leistungseinbußen auf unterschiedliche gekrümmte Oberflächen laminiert werden.
Die Wissenschaftler haben ihre Ergebnisse in dem Beitrag „Developing the Nondevelopable: Creating Curved-Surface Electronics from Nonstretchable Devices“ beschrieben, der kürzlich in „Advanced Materials“ veröffentlicht wurde.
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