Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Gedruckte Solarzellen auf Papier

14.09.2011
Institut für Print- und Medientechnik der TU Chemnitz stellt Solarmodule vor, die mit Druckfarben mit elektrischen Eigenschaften auf Standardpapiere gedruckt werden

Die Nutzung von Sonnenenergie zur Stromerzeugung ist in aller Munde. Doch herkömmliche Solarzellen verwenden teure Materialien und werden aufwändig in Reinräumen hergestellt, so dass sie nur teuren Strom liefern können.


Ein etwa 15 mal 15 Zentimeter großes Solarmodul besteht aus mehreren Streifen Solarzellen. Diese auf Papier gedruckten Solarmodule werden mit Druckknöpfen elektrisch verbunden und bilden eine Serienschaltung. An den beiden Enden der Serie wird jeweils ein Anschlusskabel angeknüpft. Die Vorderseite des Moduls besteht aus dem aktiven Schichtaufbau, auf der Rückseite ist das Papiersubstrat zu erkennen.
Foto: pmTUC/Bystrik Trnovec

Forscher der Technischen Universität Chemnitz haben nun Solarmodule vorgestellt, die auf Papier gedruckt werden. Die 3PV genannte Technologie (3PV steht für printed paper photo voltaics) setzt auf herkömmliche Druckverfahren und Standardpapiere, wie sie bei Zeitschriften, Plakaten oder Verpackungen eingesetzt werden.

Spezielle Druckfarben mit elektrischen Eigenschaften bilden dann die notwendigen Strukturen auf dem Papier, so dass bei Lichtbestrahlung Strom entsteht. Da die hierbei eingesetzten klassischen Druckverfahren wie Tief-, Flexo- und Offsetdruck sehr kostengünstig sind, sollen die so produzierten Solarmodule im Vergleich zur heute üblichen Technologie billigeren Strom produzieren. Prof. Dr. Arved Hübler vom Institut für Print- und Medientechnik der TU Chemnitz, der mit seinem Team seit über drei Jahren an der 3PV-Technologie arbeitet, spricht von einem Paradigmenwechsel in der Solartechnologie. Seine Vision ist, dass in Zukunft normale Druckereien überall auf der Welt 3PV-Solarmodule produzieren und vermarkten können.

Ihre Ergebnisse haben die Chemnitzer Forscher nun in der Fachzeitschrift Advanced Energy Materials veröffentlicht. Dort berichten Hübler und seine Mitarbeiter Tino Zillger, Bystrik Trnovec, Mozzam Ali und Nora Wetzold, die von Kollegen von der Universität Würzburg bei der Charakterisierung der Zellen unterstützt wurden, dass mit den in Chemnitz gedruckten Zellen ein Wirkungsgrad in der Energieumwandlung von 1,3 Prozent erreicht wurde. Dabei wird ein neuer Materialansatz verfolgt, indem man als Basiselektrode natürlich oxidiertes Zink mit einem speziellen Druckprozess aufbringt und die transparente Gegenelektrode mit PEDOT, einem leitfähigen Polymer druckt. „Die verwendeten Materialien werden laufend optimiert und wir sind guter Dinge, die 3PV-Parameter weiter zu verbessern“, sagt Tino Zillger, Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Print- und Medientechnik und für das Projekt verantwortlich. Das man auf der Rollendruckmaschine im Labor des Institutes für Print- und Medientechnik schon sehr stabil 3PV-Module produzieren kann, überrascht das Team um Hübler selbst ein bisschen. "Unsere lange Erfahrung auf dem Gebiet der gedruckten Elektronik zahlt sich hier wohl aus", so der Inhaber der Professur Printmedientechnik.

Hübler geht aber davon aus, dass Papiersolarzellen zukünftig aufgrund der effizienten Produktion und der niedrigen Materialkosten insgesamt einen deutlichen Vorteil gegenüber dem heutigen Stand der Technik erzielen können. Ziel der weiteren Forschungsarbeiten ist es, den Wirkungsgrad auf über fünf Prozent zu erhöhen, damit ein 3PV-Modul auch bei einer Lebensdauer von unter einem Jahr wirtschaftlich interessant werden kann. „In der Natur finden wir ein Vorbild für diese Strategie: Auch grüne Blätter haben nur einen moderaten Wirkungsgrad in der Energieumwandlung von vier bis sieben Prozent und eine Lebensdauer von unter einem Jahr. Trotzdem ist dieser Weg offenbar erfolgreich“, erläutert Hübler.

Doch ist die Vision, mit Papiersolarzellen einen wirtschaftlichen Beitrag zur allgemeinen Energieversorgung leisten zu können, nur eine Nutzungsmöglichkeit. Die Forscher der TU Chemnitz haben schon gezeigt, dass auch kleine elektrische Geräte mit diesen Papiersolarzellen gut zu betreiben sind. Damit eröffnet sich die Möglichkeit, mobile Dinge einfach und autark mit dem Strom aus Papier zu versorgen. Intelligente Verpackungen könnten etwa in Zukunft mit aufgedruckten Solarzellen viele Zusatzfunktionen mit Strom versorgen, vom Display bis zu Sensoren. Die Handhabung der Papier-Solarmodule kann denkbar einfach sein. Tino Zillger zeigt eine mögliche Lösung mit den am Institut für Print- und Medientechnik hergestellten 3PV-Modulen: Die Papierstreifen werden mit normalen Druckknöpfen zusammengeknöpft, und sofort fließt Strom. Nach der Verwendung können die Papiermodule ins Altpapier zum Recycling gegeben werden. So wird laut Hübler nicht nur erneuerbare Energie erzeugt, sondern die Solarzelle selbst besteht aus nachwachsenden Rohstoffen und ist selber erneuerbar.

Die Veröffentlichung ist online verfügbar: Arved Hübler, Bystrik Trnovec, Tino Zillger, Mozzam Ali, Nora Wetzold, Markus Mingebach, Alexander Wagenpfahl, Carsten Deibel, Vladimir Dyakonov: Printed paper photovoltaic cells; Adv. Energy Mat. in print, prepublished at: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201100394/abstract

Weitere Informationen gibt es im Internet unter http://www.pppv.de und bei Prof. Dr. Arved Hübler, Telefon 0371 531-32364, E-Mail pmhuebler@mb.tu-chemnitz.de

Katharina Thehos | Technische Universität Chemnitz
Weitere Informationen:
http://www.tu-chemnitz.de
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201100394/abstract
http://www.pppv.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Graduiertenschule HyPerCells entwickelt hocheffiziente Perowskit- Dünnschichtsolarzelle
17.08.2017 | Universität Potsdam

nachricht Lasersensoren LAH-G1 – Optische Abstandssensoren mit Messwertanzeige
15.08.2017 | WayCon Positionsmesstechnik GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie