Organische Solarzellen

Textile Farbstoffsolarzellen (DSC)

Textile Strukturen zeichnen sich durch gute mechanische Belastbarkeit bei hoher Flexibilität und Nachgiebigkeit aus. Um Mikrosysteme autark einsetzen zu können, bedarf es einer zuverlässigen Energieversorgung. Die benötigten Leistungen solcher Mikrosysteme sind meist gering, so dass eine Vielzahl von Energiequellen diskutiert wird. Eine denkbare Variante könnten daher textilbasierte Farbstoffsolarzellen sein.

 

Herausforderungen textilbasierter Photovoltaik:

-       hohe Oberflächenrauhigkeit von textilen Fäden/ Geweben

-       große Elektrodenabstände bedingt durch die Fadenabstände (100 µm) in textilen Strukturen

-       textile Substrate erfordern Niedertemperaturprozesse

-       eine dreidimensionale Beschichtungstechnik ist nötig

 

Ansatz im Unterschied zu klassischen Farbstoffsolarzellen:

-       textile Substrate statt Glas

-       elektrochemisch abgeschiedenes Zinkoxid statt TiO2 ohne Sinterschritt

-       Platinabscheidung ohne Sputtern

-       nitrilfreie Gelelektrolyte statt Acetonitril-basiertem Flüssigelektrolyt

 

Der Fokus der Arbeiten des TITK liegt dabei in der Gelelektrolytentwicklung und im Solarzellen- & Demonstratoraufbau. Die Arbeiten erfolgen im Rahmen zweier BMBF-Verbundprojekte (TexSolar, KorTeSo) mit Partnern der Universität Gießen und des Textilforschungsinstitut Thüringen-Vogtland e.V. (TITV) Greiz bzw. der Universität Clausthal-Zellerfeld.

 

Unter Nutzung von Edelstahlmultifilamenten konnten erfolgreich erste volltextile Farbstoffsolarzellen in verschiedenen Zellgeometrien prozessiert werden.

Der mit Referenz-Flüssigelektrolyt erreichte Wirkungsgrad von 2.1% zeigt das prinzipielle Potential dieser textilen Zellkonfigurationen. Des Weiteren erfolgen technologische Versuche an einer Laborfadenbeschichtungsanlage.

 

Textile-Compatible Substrate Electrodes with Electrodeposited ZnO - A New Pathway to Textile-Based Photovoltaics
T. Loewenstein, M. Rudolph , M. Mingebach , K. Strauch, Y. Zimmermann, A. Neudeck, S. Sensfuss, D. Schlettwein; Chem. Phys. Chem. 11 (2010) 783-788, DOI: 10.1002/cphc.200900428