DPMA - Erfinderaktivitäten 2006/2007

Solarzelle aus Silizium mit jenen der organischen
Solarzelle zu verbinden: Diese kleinsten Slilziumkristalle
weisen einen besseren Absorptionskoeffizienten bezüglich
Sonnenlicht im Vergleich zu organischen Substanzen auf
und können durch diesen Absorptionsbeitrag den
Wirkungsgrad einer Solarzelle verbessern. Andererseits ist
die Herstellung von Silizium-Nanokristallen und deren
Einbringen in ein Polymer deutlich kostengünstiger als die
Herstellung makroskopischer Silizium-Bauteile, und deren
Flexibilität und Biegsamkeit bleibt weiterhin durch das
Polymer als Matrixmaterial gewährleistet.
5. Anwendungsgebiete polymerer Solarzellen
Als Anwendungsbereiche polymerer Solarzellen kommen
in erster Linie Nischenbereiche in Frage. Ein Trumpf
dieser Bauelemente ist neben ihrer kostengünstigen
Herstellung die Biegsamkeit und Flexibilität der
organischen Materialien, die sie gut anpassbar an
verschiedenste Formgebungen machen.
Die deutsche Offenlegungsschrift [14] schlägt das
Anbringen organischer Solarzellen an die Karosserie eines
Kraftfahrzeugs vor. Die verschiedenen Schichten der
organischen Solarzellen können dabei direkt auf das
metallische Grundmaterial der Karosserie aufgedruckt
oder aufgedampft werden. Die organischen Solarzellen
erfüllen einerseits den Zweck, die Energieversorgung des
Kraftfahrzeugs sicherzustellen, beispielsweise für das
Standlicht. Andererseits verspricht man sich durch die mit
den Solarzellen versehene Karosserie auch eine positive
ästhetische Wirkung.
Die Integration polymerer Solarzellen in biegsame Stoffe
oder Textilien schlagen die PCT-Offenlegungsschriften
[15] und [16], sowie die britische Offenlegungsschrift [17]
vor.
In [15] werden Solarzellen in Form von Fäden ausgeführt:
Um einen elektrisch leitfähigen Kern (innere Elektrode)
herum ist das fotovoltaisch aktive Material angeordnet,
wiederum ummantelt von einem Katalyt und einer äußeren
Elektrode.
Diese Fäden sind durch ihre Materialbeschaffenheit
geeignet, zu einer Textilie weiterverarbeitet zu werden.
Die Schrift [16] verfolgt einen ähnlichen Ansatz:
Als Basismaterial dient ein Glasfaserkabel, wie es in der
Telekommunikationstechnik verwendet wird, oder aber ein
Nylonfaden. Dieser wird weiter umhüllt von einer ersten
Elektrode, wobei diese umgeben ist von einem
photoaktiven Polymer mit „Bulk-Heterojunctions“, wobei
dieses Polymer wiederum umhüllt ist von einer zweiten
Elektrode.
Als erste Elektrode wird gängigerweise ein dünne
Metallschicht als photoaktives Polymer mit „Bulk-
Heterojunctions“ u. a. die bereits in diesem Artikel
vorgestellten Materialien, als obere Elektrode ein
transparentes Metalloxid verwendet.
Damit ist die Solarzelle um das Glasfaserkabel oder den
Nylonfaden schon komplett. Die gesamte Solarzelle wird
zum Schutz auf der Außenseite noch mal von einer
lichtdurchlässigen Nylonschicht umgeben. Ein solcher
Solar-Faden wird als geeignet zum Verweben in einem
Kleidungsstück beschrieben.
Figur 6: aus [16], Glasfaserkabel oder Nylonfaden 202, erste
Elektrode 204, photoaktives Polymer mit „Bulk-Heterojunctions“
206, zweite Elektrode 208, Hilfselektrode 210, lichtdurchlässige
Nylonschicht 212.
In [17] wird eine andere Vorgehensweise zur Integration
von Solarzellen auf Stoffen gewählt:
Ein textiler Stoff wird in einem ersten Schritt mit einer
dünnen Kunststoffschicht beschichtet. Darauf wird die
Solarzelle Schicht für Schicht auf diesen
Kunststoffuntergrund aufgedampft oder aufgedruckt.
Vorteil dieser Erfindung ist deren vielseitige
Verwendbarkeit: Solche Solarzellen können auf
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