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Textile Solarzellen: Können Lkw-Planen Strom erzeugen?

Das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS hat biegsame textile Solarzellen entwickelt. Damit könnten beispielsweise Lkw-Planen Strom für Kühlaggregate erzeugen.

Dr. Jonas Sundqvist, Gruppenleiter Dünnschichttechnologien, zeigt Protoypen textiler Solarzellen. (Foto: Fraunhofer IKTS)
Dr. Jonas Sundqvist, Gruppenleiter Dünnschichttechnologien, zeigt Protoypen textiler Solarzellen. (Foto: Fraunhofer IKTS)
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Tobias Schweikl
(erschienen bei Transport von Anna Barbara Brüggmann)

Solarzellen auf Dächern sind schon weit verbreitet – im Rahmen des Projekts PhotoTex hat sich das Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS mit der Entwicklung von Photovoltaik auf textilen Trägern beschäftigt. Gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme ENAS, dem Sächsischen Textilforschungsinstitut e.V. und den Unternehmen Erfal, Pongs Technical Textiles, Paul Rauschert und Gilles Planen wurde ein Prototyp für textile Solarzellen entwickelt.

Über sie könnten Anhänger den Strom, den Lkw-Fahrer während der Fahrt, auf Logistikanlagen oder Rastplätzen benötigen, autark erzeugen. So könnten auch Kühlaggregate mit Strom aus der Sonnenstrahlung versorgt werden.

"Über verschiedene Beschichtungsverfahren können wir Solarzellen direkt auf technischen Textilien herstellen", erläutert Dr. Lars Rebenklau, Gruppenleiter für Systemintegration und AVT am IKTS.

Diese Art der Stromerzeugung soll dem IKTS zufolge eine Ergänzung zu herkömmlichen Siliziumzellen darstellen. Die Forscher verwenden kein Glas oder Silizium wie bei herkömmlichen Solarmodulen, sondern Textilien als Substrat.

"Das jedoch ist alles andere als leicht – schließlich sind die Anlagen in den textilverarbeitenden Unternehmen mit fünf bis sechs Metern Stoffbreite und Stofflängen von tausend Metern riesig groß. Dazu kommt: Die Textilien müssen während der Beschichtung Temperaturen von etwa 200 Grad Celsius überstehen", ergänzt Dr. Jonas Sundqvist, Gruppenleiter für Dünnschichttechnologien am IKTS.

Berücksichtigt werden müssen zudem auch Brandschutz-Vorschriften, Stabilitätsfaktoren sowie ökonomische Aspekte. Rebenklau zufolge habe man sich deshalb für ein Glasfasergewebe entschieden, das all diese Anforderungen erfülle.

Als herausfordernd stellte sich dem Forschungsteam zufolge auch das Aufbringen der verschiedenen Schichten einer Solarzelle dar. Zunächst muss das Textil mit einer Einebnungsschicht versehen werden, um Berge und Täler auszugleichen. Die Elektroden aus elektrisch leitfähigem Polymer und die photovoltaisch wirksame Schicht werden über das sogenannte Rolle-zu-Rolle-Verfahren aus der Textilbranche aufgebracht. Um die Solarzelle robust zu gestalten, wird zudem eine Schutzschicht darauf laminiert.

Der ersten Prototyp wurde bereits hergestellt. Allerdings liege die Effizienz Rebenklau zufolge aktuell bei 0,1 bis 0,3 Prozent – herkömmliche Siliziumzellen erreichen ihm zufolge mit zehn bis 20 Prozent deutlich höhere Effizienzwerte.

In einem Nachfolgeprojekt soll daran gearbeitet werden, die Effizienz auf über fünf Prozent zu steigern – denn ab diesem Wert rechne sich die textile Solarzelle. Die neuartige Zelle solle nicht mit den herkömmlichen konkurrieren, sondern sie sinnvoll ergänzen. Untersucht und optimiert werden soll darüber hinaus die Lebensdauer der textilen Solarzelle.

Denkbar wäre nach Angaben des IKTS auch, ganze Gebäudefronten mit stromerzeugenden Abspanntextilien zu verkleiden. Bei Glasfassaden könnten Abschattungstextilien, wie Rollos Hunderte von Quadratmetern in Stromerzeugungsflächen umwandeln, wagen die Forscher einen Blick in die Zukunft. Läuft alles wie geplant, könnte die textile Solarzelle nach Angaben des Projekts in etwa fünf Jahren auf den Markt kommen.

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