Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Solarzellen zum Anziehen

12.05.2014

In Textilien integrierbare Solarzellen auf Basis gestapelter Gewebe-Elektroden

Das Tablet im Jackenärmel, das Smartphone in der Armbanduhr – herkömmliche Batterien und Akkus sind für immer leichtere tragbare elektronische Geräte nicht mehr praktikabel. Eine Alternative wären Solarzellen in Form eines Gewebes, das einfach in die Kleidung integriert würde.


Gewebeartige Elektroden für flexible Solarzellen in Stoffen.

(c) Wiley-VCH

Chinesische Forscher stellen in der Zeitschrift Angewandte Chemie jetzt neuartige effiziente Solarzellen auf der Basis stabiler flexibler Textilelektroden vor, die sich in Stoffe einarbeiten lassen.

Verschiedene Typen fadenförmiger in Textilien einwebbarer Solarzellen wurden bereits hergestellt, indem zwei elektrisch leitfähige Fasern als Elektroden verzwirbelt wurden. Eine praktische Umsetzung hapert aber daran, dass sich nur schwer lange, effektiv arbeitende faserförmige Elektroden herstellen lassen.

Die drahtförmigen Zellen blieben auf Längen von einigen Millimetern beschränkt. Zudem ist es schwierig, eine größere Zahl kreuzweise in ein elektronisches Textil eingewobener Solarzellen zu verbinden.

Das Team von der Fudan University und der Tongji University in Shanghai hat nun einen alternativen Ansatz für die Produktion flexibler, in Stoffe integrierbarer Solarzellen entwickelt. Er basiert auf gewebeartigen Elektroden, die als Lagen gestapelt werden.

Eine Solarzelle benötigt eine Arbeitselektrode, die das Licht einfängt, eine Gegenelektrode sowie einen Elektrolyten. Die Forscher um Huisheng Peng stellten die Arbeitselektrode her, indem sie 130 µm dünne Titandrähte zu einem Gewebe verflochten.

Anschließend ließen sie in einem elektrochemischen Verfahren parallel angeordnete Titandioxid-Nanoröhrchen senkrecht auf die Drähte aufwachsen. Im letzten Schritt wurde ein spezieller Farbstoff in diese Titandioxid-Nanoröhrchen eingelagert.

Für die Herstellung der Gegenelektrode stellten die Forscher Schichten aus hoch-parallel angeordneten Kohlenstoffnanoröhrchen her, die dann zu feinen Fäden mit hoher mechanischer Festigkeit und elektrischer Leitfähigkeit zusammengedreht und wiederum zu einem Gewebe verflochten wurden.

Je eine Lage einer Arbeits- und einer Gegenelektrode wurden aufeinander gestapelt und die Doppelschicht mit einem flüssigen Elektrolyten getränkt und versiegelt oder mit einem festen Elektrolyten versehen.

Licht regt die Farbstoffmoleküle so an, dass sie Elektronen freisetzen und in das Leitungsband des Titandioxids abgeben. Über den Titandraht werden diese Ladungen abtransportiert und erreichen über einen angeschlossenen externen Stromkreis die Gegenelektrode. Über eine Redoxreaktion nimmt der Elektrolyt Elektronen von der Gegenelektrode auf und überträgt sie wieder auf die ionisierten Farbstoffmoleküle.

Die gestapelten Gewebe-Elektroden arbeiten auch in gebogenem Zustand effektiv, sodass sich die textilen Solarzellen auf einfache Weise in diverse Strickwaren oder andere flexible Strukturen integrieren lassen. Mithilfe mehrerer kleiner Gewebe-Solarzellen konnten die Forscher eine Leuchtdiode zum Leuchten bringen.

Angewandte Chemie: Presseinfo 18/2014

Autor: Huisheng Peng, Fudan University, Shanghai (China), http://www.polymer.fudan.edu.cn/polymer/research/Penghs/member_en.htm

Angewandte Chemie, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201402561

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany.

Weitere Informationen:

http://presse.angewandte.de

Dr. Renate Hoer | GDCh

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Ventile für winzige Teilchen
23.05.2018 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

nachricht Advanced Materials: Glas wie Kunststoff bearbeiten
18.05.2018 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Mit Hilfe molekularer Schalter lassen sich künftig neuartige Bauelemente entwickeln

Einem Forscherteam unter Führung von Physikern der Technischen Universität München (TUM) ist es gelungen, spezielle Moleküle mit einer angelegten Spannung zwischen zwei strukturell unterschiedlichen Zuständen hin und her zu schalten. Derartige Nano-Schalter könnten Basis für neuartige Bauelemente sein, die auf Silizium basierende Komponenten durch organische Moleküle ersetzen.

Die Entwicklung neuer elektronischer Technologien fordert eine ständige Verkleinerung funktioneller Komponenten. Physikern der TU München ist es im Rahmen...

Im Focus: Molecular switch will facilitate the development of pioneering electro-optical devices

A research team led by physicists at the Technical University of Munich (TUM) has developed molecular nanoswitches that can be toggled between two structurally different states using an applied voltage. They can serve as the basis for a pioneering class of devices that could replace silicon-based components with organic molecules.

The development of new electronic technologies drives the incessant reduction of functional component sizes. In the context of an international collaborative...

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Im Focus: Faserlaser mit einstellbarer Wellenlänge

Faserlaser sind ein effizientes und robustes Werkzeug zum Schweißen und Schneiden von Metallen beispielsweise in der Automobilindustrie. Systeme bei denen die Wellenlänge des Laserlichts flexibel einstellbar ist, sind für spektroskopische Anwendungen und die Medizintechnik interessant. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) haben, im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekts „FlexTune“, ein neues Abstimmkonzept realisiert, das erstmals verschiedene Emissionswellenlängen voneinander unabhängig und zeitlich synchron erzeugt.

Faserlaser bieten im Vergleich zu herkömmlichen Lasern eine höhere Strahlqualität und Energieeffizienz. Integriert in einen vollständig faserbasierten...

Im Focus: LZH zeigt Lasermaterialbearbeitung von morgen auf der LASYS 2018

Auf der LASYS 2018 zeigt das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) vom 5. bis zum 7. Juni Prozesse für die Lasermaterialbearbeitung von morgen in Halle 4 an Stand 4E75. Mit gesprengten Bombenhüllen präsentiert das LZH in Stuttgart zudem erste Ergebnisse aus einem Forschungsprojekt zur zivilen Sicherheit.

Auf der diesjährigen LASYS stellt das LZH lichtbasierte Prozesse wie Schneiden, Schweißen, Abtragen und Strukturieren sowie die additive Fertigung für Metalle,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Größter Astronomie-Kongress kommt nach Wien

24.05.2018 | Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Was einen guten Katalysator ausmacht

24.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

Superkondensatoren aus Holzbestandteilen

24.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

Neue Schaltschrank-Plattform für die Energiewelt

24.05.2018 | Messenachrichten

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics