Forschenden der Universitäten Bochum und Wuppertal ist ein Durchbruch bei der Entwicklung extrem dünner, flexibler und transparenter Solarzellen gelungen. Diese neuartigen Zellen sind leicht genug, um auf einem Seifenfilm zu schwimmen, und eröffnen Anwendungsmöglichkeiten in der Raumfahrt sowie in der Textilindustrie. Diese Innovation reiht sich in die fortschreitenden Entwicklungen im Bereich der Solarenergie in der Region ein, über die regelmäßig unter Nordrhein-Westfalen Solar News berichtet wird.
Ultraleichte Solarzellen: 0,1 Millimeter Innovation aus NRW
Wissenschaftler der Ruhr-Universität Bochum (RUB) und der Bergischen Universität Wuppertal haben ultradünne, flexible und transparente Solarzellen entwickelt, die aufgrund ihres minimalen Gewichts auf einem Seifenfilm schwimmen können. Laut einer Pressemitteilung der RUB könnten diese Solarzellen in der Raumfahrt sowie in der Textilbranche zum Einsatz kommen.
Die neuartigen Solarzellen sind mit nur etwa 0,1 Millimetern Dicke rund 50-mal dünner als herkömmliche Modelle, die eine Stärke von circa fünf Millimetern aufweisen. Sie bestehen aus einem transparenten, flexiblen Kunststoffsubstrat und einer schützenden, ebenfalls transparenten Indium-Zink-Oxid-Schicht, die das Silizium umgibt. Dieser Aufbau unterscheidet sich fundamental von den robusten, aber schweren Modulen, die typischerweise in PV-Anlagen mit Speicher und Montagesets für Hausdächer verwendet werden.
Raumfahrt und Textilien: Anwendungsbereiche für ultraleichte Solarzellen
Die extreme Flexibilität der Zellen ermöglicht eine nahtlose Integration in Textilien. Zukünftig könnten T-Shirts mit solchen Solarzellen ausgestattet werden, um unterwegs mobile Geräte wie Smartphones aufzuladen. Professor Wolfgang Kowalsky von der RUB verdeutlicht die Dimension des Gewichts: Ein Quadratmeter dieser Solarzellen wiegt etwa 80 Gramm, was dem Gewicht eines leichten T-Shirts entspricht. Im Vergleich dazu bringt ein Quadratmeter herkömmlicher Solarmodule rund 20 Kilogramm auf die Waage. Während solche integrierten Lösungen noch Zukunftsmusik sind, können Mieter und Wohnungseigentümer bereits heute mit einem Balkonkraftwerk ohne Speicher unkompliziert eigenen Solarstrom erzeugen.
Ein weiteres zentrales Anwendungsfeld ist die Raumfahrt. Hier ist jedes Gramm an Gewicht ein entscheidender Kostenfaktor. Die ultraleichten Solarzellen könnten die Kosten für Raumfahrtmissionen erheblich senken. Dieser Forschungsbereich gewinnt zunehmend an Bedeutung, wie auch die Vorstellung neuer Raumfahrt-Lösungen auf der Space Tech Expo zeigt. Die Entwicklung von spezialisierten Raumfahrt-Solarzellen ist ein international verfolgtes Ziel, bei dem die deutsche Forschung nun eine wichtige Rolle spielt.
Silizium-Kombination für die Entwicklung neuartiger Solarzellen
Die Entwicklung der Silizium-basierten Solarzellen fand im Rahmen des EU-geförderten Projekts PERCISTAND statt, das die Kombination von Perowskit und Silizium in Solarzellen erforscht. Das Team um Professor Kowalsky kombinierte die aus der Raumfahrt bekannte Silizium-Heterojunktions-Technologie mit einem extrem dünnen Kunststoffsubstrat.
Parallel dazu treiben Forscher aus NRW weitere Innovationen voran. Das von der Bergischen Universität Wuppertal koordinierte Projekt „PeroSat“ zielt auf die Entwicklung ultraleichter, flexibler Solarzellen auf reiner Perowskit-Basis für die Raumfahrt ab. Diese sollen sich platzsparend zusammenfalten und erst im Orbit entfalten, um die Energieversorgung von Satelliten effizienter und ressourcenschonender zu gestalten.
Einzigartige ultraleichte Solarzellen mit breitem Potenzial für die Raumfahrt
Die von der RUB und der Bergischen Universität Wuppertal vorgestellten Zellen sind das erste Beispiel für ultradünne, flexible und transparente Solarzellen, die auf der Silizium-Heterojunktions-Technologie basieren. Diese ursprünglich für die Raumfahrt entwickelte Technologie ermöglicht die extreme Reduktion von Dicke und Gewicht.
Die Transparenz der Zellen eröffnet zusätzliche Anwendungsmöglichkeiten, beispielsweise die Integration in Fensterflächen zur Stromerzeugung an Gebäuden, ohne die Sicht zu beeinträchtigen. Solche Innovationen sind entscheidend für die Energiewende und ergänzen die großflächigen Ausbaupläne, wie die aktuellen Ergebnisse der Solarausschreibungen in NRW für 2025 zeigen.
Die Entwicklung stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Solartechnologie dar und verspricht neue Einsatzgebiete von der Raumfahrt bis hin zu tragbarer Elektronik. Auch wenn diese Technologie noch nicht für den Endverbraucher verfügbar ist, können Interessierte bereits heute mit Lösungen wie Balkonkraftwerken mit Speicher aktiv zur Energiewende beitragen. Weitere Entwicklungen und Solar News zeigen, wie dynamisch sich der Sektor entwickelt.
