Solarzellen zum Anziehen: Stabile flexible Textilelektroden lassen sich in Stoffe einarbeiten

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.

Gewebeartige Elektroden werden gestapelt
Verschiedene Typen fadenförmiger in Textilien einwebbarer Solarzellen wurden bereits hergestellt, indem zwei elektrisch leitfähige Fasern als Elektroden verzwirbelt wurden. Die praktische Umsetzung haperte aber daran, dass sich lange, effektiv arbeitende faserförmige Elektroden nur schwer herstellen ließen. Die drahtförmigen Zellen blieben auf Längen von einigen Millimetern beschränkt. Zudem war es schwierig, eine größere Zahl kreuzweise in ein elektronisches Textil eingewobener Solarzellen zu verbinden.
Das Team der Fudan University und der Tongji University in Shanghai (China) hat nun einen alternativen Ansatz für die Produktion flexibler, in Stoffe integrierbarer Solarzellen entwickelt. Er basiert auf gewebeartigen Elektroden, die als Lagen gestapelt werden.

Herstellung basiert auf Titandraht-Geflecht und elektrochemischen Verfahren
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.
Die gestapelten Gewebe-Elektroden arbeiten auch in gebogenem Zustand effektiv, betonen die Forscher, sodass sich die textilen Solarzellen in Strickwaren oder andere flexible Strukturen integrieren ließen.

14.05.2014 | Quelle: Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V. | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH