Fotovoltaisk strøm fra tekstiler

Forestil dig en lastbilsejle, der kan høste solens energi! Ved hjælp af nye tekstilbaserede solceller udviklet af Fraunhofer-forskere, sættevogne kunne snart producere den nødvendige elektricitet til at drive kølesystemer eller andet udstyr ombord. Kort sagt, tekstilbaserede solceller kan snart tilføje en helt ny dimension til solceller, som supplement til brugen af ​​konventionelle siliciumbaserede solceller.

Solpaneler på bygningstage er et almindeligt nok syn i dag-det samme er store solparker. I fremtiden, vi kan meget vel se andre overflader blive udnyttet til solcelleproduktion. Lastbil presenninger, for eksempel, kan bruges til at producere den elektricitet, som chaufføren bruger, når han er undervejs eller parkeret for natten, eller til at drive elektroniske systemer, der bruges til at lokalisere trailere i skibsterminaler. Tilsvarende konventionelle bygningsfacader kunne dækkes med fotovoltaiske tekstiler i stedet for betonpuds. Eller persienner, der bruges til at give skygge i bygninger med glasfacader, kunne bruges til at skabe hundredvis af kvadratmeter ekstra overflade til at producere strøm.

Glasfiberstof som solcellesubstrat

Kernen i sådanne visioner er bøjelige, tekstilbaserede solceller udviklet på Fraunhofer Institute for Ceramic Technologies and Systems IKTS i samarbejde med Fraunhofer Institute for Electronic Nano Systems ENAS, Sächsisches Textilforschungsinstitut e.V. og industrielle partnere erfal GmbH &Co. KG, PONGS Technical Textiles GmbH, Paul Rauschert GmbH &Co. KG og GILLES PLANEN GmbH. "Der er en række processer, der gør det muligt at inkorporere solceller i belægninger påført tekstiler, " forklarer Dr. Lars Rebenklau, gruppechef for systemintegration og elektronisk emballage hos Fraunhofer IKTS. Med andre ord, substratet for solcellerne er et vævet stof frem for det traditionelt anvendte glas eller silicium. "Det lyder måske nemt, men maskinerne i tekstilindustrien er designet til at håndtere enorme ruller stof – fem eller seks meter brede og op til 1000 meter lange, "forklarer Dr. Jonas Sundqvist, gruppeleder for tyndfilmsteknologi hos Fraunhofer IKTS. "Og under belægningsprocessen, tekstilerne skal modstå temperaturer på omkring 200 °C. Andre faktorer spiller også en nøglerolle:Stoffet skal opfylde brandreglerne, have en høj trækstyrke og være billige at producere. "Konsortiet valgte derfor et glasfiberstof, som opfylder alle disse specifikationer, "Siger Rebenklau.

Vægt på standardprocesser

Forskere stod også over for udfordringen med at anvende de skive-tynde lag, der udgør en solcelle-bundelektroden, solcellelaget og den øverste elektrode – til stoffet. Disse lag er mellem en og ti mikrometer i tykkelse. Til sammenligning, stoffets overflade er som en bjergkæde. Løsningen var først at påføre et lag, der udligner toppe og trug på stoffets overflade. Til dette formål, forskere valgte en standardproces fra tekstilindustrien:transfertryk, som også bruges til at gummiere stoffer. Alle de øvrige processer er tilpasset på en sådan måde, at de let kan indarbejdes i standardproduktionsmetoder, der anvendes i tekstilindustrien. For eksempel, de to elektroder – som er lavet af elektrisk ledende polyester – og solcellelaget påføres ved hjælp af den gængse roll-to-roll metode. Solcellerne er desuden lamineret med et ekstra beskyttelseslag for at gøre dem mere robuste.

Stofbaserede solceller klar til markedslancering om cirka fem år

Forskergruppen har allerede produceret en indledende prototype. "Dette har demonstreret den grundlæggende funktionalitet af vores tekstilbaserede solceller, " siger Rebenklau. "Lige nu, de har en effektivitet på mellem 0,1 og 0,3 procent." I et opfølgende projekt, han og teamet søger at skubbe dette over fem procent -mærket, på hvilket tidspunkt de tekstilbaserede solceller ville vise sig kommercielt levedygtige. Siliciumbaserede solceller er væsentligt mere effektive, på mellem ti og 20 pct. Imidlertid, denne nye form for solceller er ikke beregnet til at erstatte den konventionelle type, blot tilbyde et alternativ til specifikke applikationer. I de kommende måneder, holdet vil undersøge måder, hvorpå de stofbaserede solcellers levetid kan forlænges. Hvis alt går efter planen, de første tekstilbaserede solceller kunne være klar til kommercialisering i omkring fem år. Dette ville opfylde det oprindelige mål med PhotoTex-projektet:at give ny stimulans til Tysklands tekstilindustri og forbedre dens konkurrenceevne.