Solarzellen werden immer leichter und leistungsstärker. Mit ihnen können Geräte energieautark betankt werden. Die neuen, ultraleichten Solarzellen könnten künftig für Fluggeräte wie Drohnen verwendet werden, die ohne Landeunterbrechung fliegen könnten.
Angesichts des Klimawandels, der weltweiten Energiekrise und der Verknappung der Ressourcen könnten energieautarke Fahrzeuge, darunter auch Boote und Fluggeräte, immer mehr an Bedeutung gewinnen. Der energieautarke Betrieb von Geräten ist immer noch eine große Herausforderung. Solarzellen sind eine gute Möglichkeit, Geräte ohne Steckdosen, Ladesäulen oder Tankstellen zu betreiben. Die Forscher arbeiten an immer leichteren und leistungsstärkeren Solarzellen, die zum Betrieb von Drohnen ohne Landeunterbrechung dienen könnten.
Lösung für Drohnen von der Johannes Kepler Universität Linz
Forscher der Johannes Kepler Universität Linz haben inzwischen unglaublich dünne und leichte Solarzellen entwickelt. Sie sind ungefähr 20-mal dünner als ein Menschenhaar und könnten für den Betrieb von Drohnen genutzt werden.
Das superleichte Material dieser Solarzellen ist Perowskit. Es macht die Solarmodule flexibel und ist weniger als 2,5 Mikrometer stark. Ein Mikrometer entspricht einem Millionstel Meter. Der Wirkungsgrad dieser Solarzellen liegt bei maximal 20,1 Prozent. Im Durchschnitt können die Solarzellen einen Wirkungsgrad von 18,1 Prozent erreichen, der vergleichbar ist mit dem Wirkungsgrad durchschnittlicher kommerzieller Solarzellen. Gleichzeitig weisen die neuartigen Solarzellen eine hohe Flexibilität auf. Die Leistungsdichte liegt bei 44 Watt pro Gramm und ist deutlich höher als bei anderen Solarzellentechnologien. Die neuartigen Solarzellen sind damit deutlich effizienter.
Der Vorteil dieser Solarzellen zum Drohnenbetrieb liegt darin, dass sie nicht auf andere Energiequellen angewiesen sind und dafür länger und effizienter arbeiten können.
Anforderungen an flexible Solarzellen
Flexible, betriebsstabile Solarzellen, die über eine hohe Stabilität und ein gutes Verhältnis zwischen Leistung und Gewicht verfügen, verlangen nach einem Gleichgewicht zwischen hoher Flexibilität, Transparenz sowie geringer Gas- und Feuchtigkeitsdurchlässigkeit des Kunststoffsubstrats, das mit einem robusten Photovoltaikmaterial kombiniert wird. Eine transparente Aluminiumschicht, die auf die dünnen Folien aufgebracht wird, und ein optimiertes Material der Solarzellen sorgen für eine hohe Betriebsstabilität der Zellen.
Drohne mit neuartigen Solarzellen erfolgreich getestet
Die neuartigen Solarzellen wurden in der Praxis von den Forschern bereits erfolgreich getestet. Eine kommerzielle, handtellergroße Quadrocopter-Drohne wurde mit 24 dieser Zellen ausgestattet. Die neuen Solarzellen sind so leicht, dass sie nur einem Vierhundertstel des Gesamtgewichts der Drohne entsprechen. Die Drohne flog energieautark und absolvierte mehrere Lade-Flug-Lade-Zyklen ohne externe Energiequellen.
Anwendungsmöglichkeiten von Solarzellen in vielen Bereichen
Die Forscher veröffentlichten ihre Ergebnisse im Journal Nature Energy. Nach Meinung der Forscher könnte diese Technologie vielfältig genutzt werden:
- Erzeugung von Solarenergie im Weltall
- Suche und Rettung von Personen
- großangelegte Kartierung
Die leichten, ultradünnen Solarzellen haben in der Energiegewinnung der Luft- und Raumfahrt ein enormes Potenzial. Darüber hinaus gibt es viele weitere Anwendungsbereiche. Einer der Hauptautoren der Studie, Christoph Putz, spricht das Internet der Dinge und die tragbare Elektronik an, die von diesen ultradünnen Solarzellen profitieren könnten.
Quellen: t3n, Johannes-Kepler-Universität Linz, Journal Nature Energy
