Siliziumfäden für gewebte Solarzellen nutzbar

Einem amerikanisch-britischen Forscherteam ist es gelungen, eine dünne Siliziumfaser zu fertigen, die als Solarzelle fungiert und auch in mehreren Metern Länge gefertigt werden kann. Die Forscher hoffen, dass diese Entwicklung völlig neue Möglichkeiten bietet. Beispielsweise könnten Siliziumfäden in Stoffe verwoben werden, die wiederum viele Anwendungsmöglichkeiten eröffnen wie Stromerzeugung, Akkuladen, chemische Sensorik oder biomedizinische Geräte.

Ein Großteil der heute kommerziell angebotenen Solarzellen basiert auf Silizium, da mit diesem Material die höchste Stromausbeute zu erzielen ist. Allerdings sind diese Zellen eben und starr. Doch das muss nicht sein. Siliziumfasern können sehr flexibel sein, wenn die Durchmesser im Mikrometerbereich liegen, so der am Projekt beteiligte Pier Sazio, Optoelektroniker an der University of Southampton. Dem Team ist es nun gelungen, derart dünne Fäden aus kristallinem Silizium so zu fertigen, dass diese auch tatsächlich als Solarzelle fungieren.
Dem Projektleiter John Badding, Chemieprofessor an der Penn State University, zufolge wären auch Solarzellenfäden von über zehn Metern Länge durchaus möglich. Mit solch langen Fäden wäre es denkbar, Solarzellenstoffe auf Siliziumbasis zu weben. Zwar muss die Technologie im Bereich tragbarer Solarzellen mit anderen Ansätzen wie organischen Solarzellen konkurrieren, die leichter flexibel zu fertigen sind. Doch bleibt der Vorteil, dass Siliziumsolarzellen nach wie vor die höchste Ausbeute versprechen. Bereits die Wandlungseffizienz der ersten Gerätegeneration ist grob mit der organischer Photovoltaikdrähte vergleichbar, so Sazio. Langfristig erhofft sich das Team noch eine deutliche Effizienzsteigerung.
Die aktuelle Entwicklung baut auf früheren Arbeiten des Teams auf, die allgemein das Verschmelzen von optischen Fasern und elektronischen Elementen zu einer Einheit zum Ziel hatten. Dementsprechend sind Fadensolarzellen letztlich nur eines von vielen Anwendungsgebieten der Technologie. Andere Nutzungsmöglichkeiten sind zumindest kurzfristig sogar interessanter, beispielsweise im Bereich Sensorik. Nach Sazio bedarf es nur kurzer Stücke, um einen hochperformanten Photodetektor zu fertigen. Daher wäre es hier vergleichsweise leicht vorstellbar, mit der zur Fertigung genutzten chemischen Dampfablagerung bei hohem Druck viele Fäden gleichzeitig herzustellen, was für eine Kommerzialisierung von Vorteil sein sollte.
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