Brille und T-Shirt als Stromlieferanten

Geradezu ein Klassiker mobiler Energiegewinnung ist die Solarenergie. Schon vor Jahrzehnten gab es Taschenrechner, Sensoren und andere Kleingeräte, die sich ihren Strom mittels Photovoltaik selbst beschafften. Allerdings: Die dafür nötigen Solarzellen waren steif und meist wenig leistungsfähig. Für ein bequemes und gut integrierbares mobiles Stromsammeln im Alltag ist das wenig attraktiv.

Aber in den letzten Jahren hat sich im Bereich der Photovoltaik so einiges getan – vor allem dank der organischen Dünnschicht-Solarzellen. Anders als beispielsweise Siliziumsolarzellen bestehen sie nicht aus kristallinen Halbleitern, sondern aus speziellen Polymeren. Bei Anregung durch Licht geben diese Moleküle Elektronen ab – lange war die Ausbeute allerdings sehr gering. Inzwischen allerdings erreichen auch die Dünnschicht-Solarzellen Wirkungsgrade von 20 Prozent.

Das Entscheidende jedoch: Die organischen Solarzellen sind flexibel, biegsam und lassen sich auf fast beliebige Untergründe auftragen – sogar das Aufdrucken ist kein Problem.

Strom aus dem T-Shirt

Das hat ein Team um Hiroaki Jinno vom japanischen RIKEN-Forschungszentrum genutzt, um stromerzeugende Textilien zu produzieren. Dafür werden die nur einen Mikrometer dünnen Solarzellen in das transparente, wasserabweisende Polymer Parylen eingebettet. „Diese organischen Solarzellen können leicht an Falten von Kleidern oder Haut angepasst werden und sind mechanisch hochflexibel“, so die Forscher. Dadurch könnte dieser Stromsammler Teil eines T-Shirts oder Hemds sein, ohne aufzutragen oder die Bewegungen zu behindern.

Der Clou jedoch: Diese Solarzelle ist sogar waschbar, wie Tests belegten. Selbst nach 20 Waschgängen behielt sie noch rund 80 Prozent ihrer anfänglichen Effizienz. Ein T-Shirt, das mit diesen Solarmodulen bedruckt ist, wäre damit selbst nach dem Waschen noch funktionsfähig. Der Wirkungsgrad dieser Textil-Solarzelle liegt zwar noch bei eher mageren 7,9 Prozent, aber das ließe sich noch optimieren. „Wir hoffen, dass unsere waschbaren, leichten und dehnbaren organischen Photovoltaikmodule ganz neue Möglichkeiten als Stromquellen für tragbare Sensoren und andere Wearables eröffnen“, sagen Jinno und sein Team.

Sonnenbrille als Energiesammler

Aber nicht nur die Kleidung, auch die Sonnenbrille könnte künftig mobilen Strom aus Licht liefern. Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben eine Brille konstruiert, in deren Kunststoffgläsern halbtransparente organische Solarzellen integriert sind. Rein äußerlich ist diese Sonnenbrille von gängigen Modellen nicht zu unterscheiden, doch der smarte Augenschutz hat es in sich: Er misst mittels Sensoren Sonneneinstrahlung und Temperatur und zeigt diese Informationen auf integrierten Displays in den Gläsern an. Die Elektronik dafür ist in den Bügeln versteckt.

„Die von uns entwickelte Brille ist nur ein Beispiel für die vielen denkbaren mobilen Anwendungen organischer Solarzellen, die die klassische Photovoltaik nicht ermöglicht“, sagt Dominik Landerer vom KIT. Die in die Gläser integrierten Solarzellen funktionieren nicht nur bei strahlendem Sonnenschein, sondern auch bei Kunstlicht: Bei einer Beleuchtungsstärke von 500 Lux, die einer üblichen Innenbeleuchtung entspricht, erzeugen sie noch 200 Mikrowatt elektrische Leistung. Dies würde ausreichen, um zum Beispiel ein Hörgerät oder einen Schrittzähler zu versorgen.