Ob Handy, Smartwatch oder Notebook: Der Trend geht zur mobilen Elektronik. In unserem Alltag nutzen wir immer mehr technischen Geräte, die klein sind und uns überall hin begleiten. Bisher sorgen dabei meist Akkus und Batterien für den nötigen Strom. Doch diese sind weder umweltfreundlich noch sonderlich nachhaltig. Im Zuge des Umstiegs auf erneuerbare Energie suchen Wissenschaftler daher nach Lösungen, um auch mobile Geräte mit Strom beispielweise aus Sonnenenergie zu versorgen.
Leuchtstoffe fangen diffuses Licht
In der Solarindustrie gibt es bereits erste Materialien, die die Energiegewinnung aus Licht erleichtern und effizienter machen sollen, indem sie auch diffuses Umgebungslicht nutzbar machen. Diese Materialien enthalten spezielle Leuchtstoffe und werden als „Luminescent Solar Concentrators“ (LSC), bezeichnet. Die Leuchtstoffe in den LSC fangen indirekte Lichtstrahlen – also diffuses Licht – ein und leiten sie zur eigentlichen Solarzelle weiter, die das Licht dann in elektrische Energie umwandelt. Diese LSC sind bisher jedoch nur als steife Bauteile erhältlich und für einen vielseitigen Einsatz – wie etwa auf Textilien – ungeeignet, da sie weder flexibel noch wasserbeständig oder durchlässig für Luft und Wasserdampf sind.
Ein Forscherteam um Chieh-Szu Huang von der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in der Schweiz hat nun nach einer Möglichkeit gesucht, die Trägermaterialien für diese Leuchtstoffe so zu modifizieren, dass die Solarkontraktoren künftig vielseitiger eingesetzt werden können. Als Grundlage für ihr neues Material suchten die Wissenschaftler daher nach einem Polymer, das flexibel und luftdurchlässig ist. Ein solches in der Forschung seit langem bekanntes Material bilden sogenannte „amphiphilische Polymer-Konetzwerke“ (APCN), die bereits in Form von Silikon-Hydrogel-Kontaktlinsen erhältlich sind. Die besonderen Eigenschaften des Polymers, die Durchlässigkeit für Luft- und Wasserdampf sowie die Flexibilität und Stabilität, sind jedoch nicht nur für den Einsatz im menschlichen Auge von Vorteil.
Solarkollektor zum Anziehen
Für die Herstellung ihres neuen Solarkontraktors mischte das Forscherteam dem Gelgewebe dieses Polymers zwei unterschiedliche Leuchtstoffe bei, die die Wissenschaftler zuvor auf ihr Potenzial zur Energiegewinnung untersucht hatten. „Wichtig für die Wahl genau dieses Polymers ist die Tatsache, dass wir hier zwei nicht-mischbare Leuchtstoffe im Nanometermaßstab einbauen und diese interagieren können“, erklärt Huangs Kollege Luciano Boesel das Vorgehen. „Es gäbe auch andere Polymere, in die diese Leuchtstoffe integriert werden könnten, aber dabei würden sie miteinander verklumpen, und die Produktion von Energie wäre somit nicht mehr möglich.“ Im Anschluss überprüften die Forscher das Verhalten und die optimale Dosierung der beiden Leuchtstoffe in mehreren Testdurchläufen.
