DPMA - Erfinderaktivitäten 2006/2007
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Solarzelle aus Silizium mit jenen der organischen<br />
Solarzelle zu verbinden: Diese kleinsten Slilziumkristalle<br />
weisen einen besseren Absorptionskoeffizienten bezüglich<br />
Sonnenlicht im Vergleich zu organischen Substanzen auf<br />
und können durch diesen Absorptionsbeitrag den<br />
Wirkungsgrad einer Solarzelle verbessern. Andererseits ist<br />
die Herstellung von Silizium-Nanokristallen und deren<br />
Einbringen in ein Polymer deutlich kostengünstiger als die<br />
Herstellung makroskopischer Silizium-Bauteile, und deren<br />
Flexibilität und Biegsamkeit bleibt weiterhin durch das<br />
Polymer als Matrixmaterial gewährleistet.<br />
5. Anwendungsgebiete polymerer Solarzellen<br />
Als Anwendungsbereiche polymerer Solarzellen kommen<br />
in erster Linie Nischenbereiche in Frage. Ein Trumpf<br />
dieser Bauelemente ist neben ihrer kostengünstigen<br />
Herstellung die Biegsamkeit und Flexibilität der<br />
organischen Materialien, die sie gut anpassbar an<br />
verschiedenste Formgebungen machen.<br />
Die deutsche Offenlegungsschrift [14] schlägt das<br />
Anbringen organischer Solarzellen an die Karosserie eines<br />
Kraftfahrzeugs vor. Die verschiedenen Schichten der<br />
organischen Solarzellen können dabei direkt auf das<br />
metallische Grundmaterial der Karosserie aufgedruckt<br />
oder aufgedampft werden. Die organischen Solarzellen<br />
erfüllen einerseits den Zweck, die Energieversorgung des<br />
Kraftfahrzeugs sicherzustellen, beispielsweise für das<br />
Standlicht. Andererseits verspricht man sich durch die mit<br />
den Solarzellen versehene Karosserie auch eine positive<br />
ästhetische Wirkung.<br />
Die Integration polymerer Solarzellen in biegsame Stoffe<br />
oder Textilien schlagen die PCT-Offenlegungsschriften<br />
[15] und [16], sowie die britische Offenlegungsschrift [17]<br />
vor.<br />
In [15] werden Solarzellen in Form von Fäden ausgeführt:<br />
Um einen elektrisch leitfähigen Kern (innere Elektrode)<br />
herum ist das fotovoltaisch aktive Material angeordnet,<br />
wiederum ummantelt von einem Katalyt und einer äußeren<br />
Elektrode.<br />
Diese Fäden sind durch ihre Materialbeschaffenheit<br />
geeignet, zu einer Textilie weiterverarbeitet zu werden.<br />
Die Schrift [16] verfolgt einen ähnlichen Ansatz:<br />
Als Basismaterial dient ein Glasfaserkabel, wie es in der<br />
Telekommunikationstechnik verwendet wird, oder aber ein<br />
Nylonfaden. Dieser wird weiter umhüllt von einer ersten<br />
Elektrode, wobei diese umgeben ist von einem<br />
photoaktiven Polymer mit „Bulk-Heterojunctions“, wobei<br />
dieses Polymer wiederum umhüllt ist von einer zweiten<br />
Elektrode.<br />
Als erste Elektrode wird gängigerweise ein dünne<br />
Metallschicht als photoaktives Polymer mit „Bulk-<br />
Heterojunctions“ u. a. die bereits in diesem Artikel<br />
vorgestellten Materialien, als obere Elektrode ein<br />
transparentes Metalloxid verwendet.<br />
Damit ist die Solarzelle um das Glasfaserkabel oder den<br />
Nylonfaden schon komplett. Die gesamte Solarzelle wird<br />
zum Schutz auf der Außenseite noch mal von einer<br />
lichtdurchlässigen Nylonschicht umgeben. Ein solcher<br />
Solar-Faden wird als geeignet zum Verweben in einem<br />
Kleidungsstück beschrieben.<br />
Figur 6: aus [16], Glasfaserkabel oder Nylonfaden 202, erste<br />
Elektrode 204, photoaktives Polymer mit „Bulk-Heterojunctions“<br />
206, zweite Elektrode 208, Hilfselektrode 210, lichtdurchlässige<br />
Nylonschicht 212.<br />
In [17] wird eine andere Vorgehensweise zur Integration<br />
von Solarzellen auf Stoffen gewählt:<br />
Ein textiler Stoff wird in einem ersten Schritt mit einer<br />
dünnen Kunststoffschicht beschichtet. Darauf wird die<br />
Solarzelle Schicht für Schicht auf diesen<br />
Kunststoffuntergrund aufgedampft oder aufgedruckt.<br />
Vorteil dieser Erfindung ist deren vielseitige<br />
Verwendbarkeit: Solche Solarzellen können auf<br />
20 <strong>Erfinderaktivitäten</strong> <strong>2006</strong>/<strong>2007</strong>