Solarenergie Schweizer Forscher entwickeln Kleider, die Strom erzeugen

Handy-Akku dauernd leer? Powerbank zu schwer in Hand- und Gesässtasche? Die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt schafft jetzt Abhilfe: mit Material, das wie ein leuchtender Solarkollektor funktioniert.

«Mittels eines neuen Polymers, das auf Textilfasern aufgebraucht wird, können Jacke, T-Shirt & Co. bald als Solarkollektor und damit als mobiler Energielieferant fungieren», verspricht die Empa die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in einer Mitteilung vom Donnerstag.

Ganz neu ist das nicht. In der Solarindustrie werden bereits spezielle Leuchtstoffe eingesetzt, die als «Luminescent Solar Concentrators», kurz LSC, bezeichnet werden. Die Leuchtstoffe in den LSC fangen indirekte Lichtstrahlen, also diffuses Umgebungslicht, ein und leiten sie zur eigentlichen Solarzelle weiter, die Licht dann in elektrische Energie umwandelt.

Die Crux dabei: Die LSC sind steif und nicht durchlässig für Luft und Wasserdampf. «Einem interdisziplinären Forscherteam um Luciano Boesel aus der Abteilung 'Biomimetic Membranes and Textiles' gelang es nun, verschiedene dieser Leuchtstoffe in ein Polymer einzubringen, das genau diese Flexibilität und Luftdurchlässigkeit mitbringt» meldet die Empa.

Dasselbe Polymer wie bei Kontaktlinsen

Grundlage für dieses neue Material bilden «Amphiphilic Polymer Co-Networks», «amphiphilische Polymer-Konetzwerke» oder kurz APCN, ein in der Forschung seit langem bekanntes Polymer, das auf dem Markt bereits in Form von Silikon-Hydrogel-Kontaktlinsen erhältlich ist. Die besonderen Eigenschaften des Polymers – Durchlässigkeit für Luft- und Wasserdampf sowie Flexibilität und Stabilität – sind auch im menschlichen Auge von Vorteil und ergeben sich aus den besonderen chemischen Eigenschaften.

«Wichtig für die Wahl genau dieses Polymers ist die Tatsache, dass wir hier zwei nicht-mischbare Leuchtstoffe im Nanometermassstab einbauen und diese interagieren können. 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», erklärt Boesel.

Diffuses Sonnenlicht genügt schon

In Zusammenarbeit mit Kollegen aus den Empa-Abteilungen «Thin Films and Photovoltaics» und «Advanced Fibers» hat Boesels Team zwei unterschiedliche Leuchtstoffe dem Gelgewebe beigemischt und es dadurch zu einem flexiblen Solarkollektor gemacht. Genau wie auf grossflächigen Kollektoren fangen die Leuchtstoffe hier ein deutlich breiteres Spektrum an Lichtstrahlen ein, als es mit konventioneller Photovoltaik möglich ist.

Die neuartigen Solarkollektoren können auf Textilfasern aufgebracht werden, ohne dass das Textil brüchig und anfällig für Risse wird oder sich Wasserdampf in Form von Schweiss im Innern anstaut. Am Körper getragene Solarkollektoren bieten einen immensen Nutzen für den immer grösser werdenden Bedarf an Energie, insbesondere für tragbare Geräte.