Nach dreijähriger Arbeit hat ein Forscherteam der Technischen Universität Chemnitz auf Papier gedruckte Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von 1,3 Prozent entwickelt. Der Vorteil dieser Zellen ist die preiswerte Herstellung und die Verfügbarkeit der Materialien.
Spezielle Druckfarben mit elektrischen Eigenschaften
Die Forscher nahmen sich das bekannteste Solarsystem der Welt, das bei einem Wirkungsgrad zwischen fünf und sieben Prozent und einer Lebensdauer von unter einem Jahr die meiste Energie der Welt produziert: die grünen Blätter von Pflanzen. Während herkömmliche Solarzellen mit teuren Materialien in Reinräumen hergestellt werden, wird die Printed-Paper-Photovoltaic-Zelle (3PV-Zelle) mit herkömmlichen Druckverfahren auf Standardpapier gedruckt. Spezielle Druckfarben mit elektrischen Eigenschaften bilden die notwendigen Strukturen auf dem Papier, so dass bei Lichtbestrahlung Strom entsteht. Die Basiselektrode ist natürlich oxidiertes Zink, das man mit Kaltfolien-Transferdruck auf das Papier bringt. Die transparente Gegenelektrode ist Pedot, ein leitfähiges Polymer, das im Flexodruckverfahren auf die Oberfläche gedruckt wird. Dazwischen befindet sich die eigentliche photoaktive Schicht, die man im Tiefdruck aufbringt. Auf diese Weise kann jede Druckerei der Welt einfach 3PV-Solarmodule herstellen und vermarkten.
Mit Druckknöpfen verbinden
Den geringen Wirkungsgrad und die kurze Lebensdauer sehen die Forscher nicht als Hindernis. Da die Zellen so billig sind, können sie nach erreichen der Lebensdauer einfach ausgewechselt werden. Die Handhabung der 3PV-Module ist denkbar einfach sein. Die Papierstreifen werden mit normalen Druckknöpfen zusammengeknöpft, und sofort fließt Strom. Nach der Verwendung werden sie mit dem Altpapier recycelt.
Die Forschung an diesen Solarzellen ist noch nicht am Ende. „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 nächste Ziel ist, eine Zelle mit einem Wirkungsgrad von fünf Prozent herzustellen, so dass eine 3PV-Zelle auch bei einer Lebensdauer von unter einem Jahr wirtschaftlich interessant ist. Vor allem für den mobilen Einsatz als Energiequelle für kleinere elektrische Geräte sind diese Zellen sehr interessant. Außerdem könnte man damit einen Beitrag leisten, in Entwicklungsländern eine kostengünstige und umweltfreundliche Energiequelle bereitzustellen. (Sven Ullrich)
