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 Weltrekord-Material macht aus Wärme Elektrizität
14.11.2019 | Technische Universität Wien

nachricht Einsatz von Schrott in der Stahlherstellung mindert CO2-Ausstoß erheblich
14.11.2019 | Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Bauplan eines bakteriellen Kraftwerks entschlüsselt

Wissenschaftler der Universität Würzburg und der Universität Freiburg gelang es die komplexe molekulare Struktur des bakteriellen Enzyms Cytochrom-bd-Oxidase zu entschlüsseln. Da Menschen diesen Typ der Oxidase nicht besitzen, könnte dieses Enzym ein interessantes Ziel für neuartige Antibiotika sein.

Sowohl Menschen als auch viele andere Lebewesen brauchen Sauerstoff zum Überleben. Bei der Umsetzung von Nährstoffen in Energie wird der Sauerstoff zu Wasser...

Im Focus: Neue Möglichkeiten des Additive Manufacturing erschlossen

Fraunhofer IFAM Dresden demonstriert Fertigung von Kupferbau

Am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Dresden ist es gelungen, mittels Selektivem Elektronenstrahlschmelzen...

Im Focus: New opportunities in additive manufacturing presented

Fraunhofer IFAM Dresden demonstrates manufacturing of copper components

The Fraunhofer Institute for Manufacturing Technology and Advanced Materials IFAM in Dresden has succeeded in using Selective Electron Beam Melting (SEBM) to...

Im Focus: New Pitt research finds carbon nanotubes show a love/hate relationship with water

Carbon nanotubes (CNTs) are valuable for a wide variety of applications. Made of graphene sheets rolled into tubes 10,000 times smaller than a human hair, CNTs have an exceptional strength-to-mass ratio and excellent thermal and electrical properties. These features make them ideal for a range of applications, including supercapacitors, interconnects, adhesives, particle trapping and structural color.

New research reveals even more potential for CNTs: as a coating, they can both repel and hold water in place, a useful property for applications like printing,...

Im Focus: Magnetisches Tuning auf der Nanoskala

Magnetische Nanostrukturen maßgeschneidert herzustellen und nanomagnetische Materialeigenschaften gezielt zu beeinflussen, daran arbeiten Physiker des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) gemeinsam mit Kollegen des Leibniz-Instituts für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW) Dresden und der Universität Glasgow. Zum Einsatz kommt ein spezielles Mikroskop am Ionenstrahlzentrum des HZDR, dessen hauchdünner Strahl aus schnellen geladenen Atomen (Ionen) periodisch angeordnete und stabile Nanomagnete in einem Probenmaterial erzeugen kann. Es dient aber auch dazu, die magnetischen Eigenschaften von Kohlenstoff-Nanoröhrchen zu optimieren.

„Materialien im Nanometerbereich magnetisch zu tunen birgt ein großes Potenzial für die Herstellung modernster elektronischer Bauteile. Für unsere magnetischen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Hitzesommer, Überschwemmungen und Co. – Vor welchen Herausforderungen steht die Pflanzenzüchtung der Zukunft?

14.11.2019 | Veranstaltungen

Mediation – Konflikte konstruktiv lösen

12.11.2019 | Veranstaltungen

Hochleistungsmaterialien mit neuen Eigenschaften im Fokus von Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft

11.11.2019 | Veranstaltungen

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

Bauplan eines bakteriellen Kraftwerks entschlüsselt

14.11.2019 | Biowissenschaften Chemie

Eisfreie Gletscherbecken als Wasserspeicher

14.11.2019 | Geowissenschaften

Lichtimpulse mit wenigen optischen Zyklen durchbrechen die 300 W-Barriere

14.11.2019 | Physik Astronomie

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