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Printed Photovoltaics – Gedruckte Solarzellen auf Papier

Institut für Print- und Medientechnik der TU Chemnitz stellt konventionell gedruckte Solarzellen vor

Die Abbildung zeigt auf Papierrolle gedruckte 3PV-Module.

Die Nutzung von Sonnenenergie zur Stromerzeugung ist in aller Munde. Mit Solarzellen lässt sich das Sonnenlicht direkt in elektrische Energie umwandeln. In der Regel werden dafür herkömmliche Solarzellen verwendet, die aufwändig in Reinräumen hergestellt werden müssen. Forscher der Technischen Universität Chemnitz haben nun Solarmodule vorgestellt, die auf Papier gedruckt werden können.

Die 3PV genannte Technologie (3PV steht für printed paper photo voltaics) setzt auf herkömmliche Druckverfahren und Standardpapiere, wie sie bei Zeitschriften, Plakaten oder Verpackungen eingesetzt werden. Spezielle Druckfarben mit elektrischen Eigenschaften sollen dann die notwendigen Strukturen auf dem Papier bilden, so dass bei Lichtbestrahlung Strom entsteht, so die Forscher der TU Chemnitz. Da die hierbei eingesetzten klassischen Druckverfahren wie Tief-, Flexo- und Offsetdruck im Vergleich zu konventionellen Solarzellen-Produktionsprozessen kostengünstig sind, sollen die so produzierten Solarmodule im Vergleich zur heute üblichen Technologie billigeren Strom produzieren.

Prof. Dr. Arved Hübler vom Institut für Print- und Medientechnik der TU Chemnitz, der mit seinem Team seit über drei Jahren an der 3PV-Technologie arbeitet, spricht sogar von einem Paradigmenwechsel in der Solartechnologie. Seine Vision ist, dass in Zukunft normale Druckereien überall auf der Welt 3PV-Solarmodule produzieren und vermarkten können sollen.

Mit den in Chemnitz gedruckten Zellen soll ein Wirkungsgrad in der Energieumwandlung von 1,3 Prozent erreicht worden sein. Dabei wird ein neuer Materialansatz verfolgt, indem man als Basiselektrode natürlich oxidiertes Zink mit einem speziellen Druckprozess aufbringt und die transparente Gegenelektrode mit Pedot, einem leitfähigen Polymer, druckt.

Auf der Rollendruckmaschine im Labor des Institutes für Print- und Medientechnik sollen 3PV-Module schon sehr stabil produziert worden sein. Hübler geht davon aus, dass Papiersolarzellen zukünftig aufgrund der effizienten Produktion und der niedrigen Materialkosten insgesamt einen deutlichen Vorteil gegenüber dem heutigen Stand der Technik erzielen können. Ziel der weiteren Forschungsarbeiten ist es, den Wirkungsgrad auf über fünf Prozent zu erhöhen, damit ein 3PV-Modul auch bei einer Lebensdauer von unter einem Jahr wirtschaftlich interessant werden kann. „In der Natur finden wir ein Vorbild für diese Strategie: Auch grüne Blätter haben nur einen moderaten Wirkungsgrad in der Energieumwandlung von vier bis sieben Prozent und eine Lebensdauer von unter einem Jahr. Trotzdem ist dieser Weg offenbar erfolgreich“, erläutert Hübler.

Doch ist die Vision, mit Papiersolarzellen einen wirtschaftlichen Beitrag zur allgemeinen Energieversorgung leisten zu können, nur eine Nutzungsmöglichkeit. Die Forscher der TU Chemnitz haben schon gezeigt, dass auch kleine elektrische Geräte mit diesen Papiersolarzellen gut zu betreiben sind. Damit eröffnet sich die Möglichkeit, mobile Dinge einfach und autark mit dem Strom aus Papier zu versorgen. Intelligente Verpackungen könnten etwa in Zukunft mit aufgedruckten Solarzellen viele Zusatzfunktionen mit Strom versorgen, vom Display bis zu Sensoren. Die Handhabung der Papier-Solarmodule soll einfach sein: Die Papierstreifen werden mit normalen Druckknöpfen zusammengeknöpft, und sofort fließt Strom, wie die Forscher aus Chemnitz betonen. Nach der Verwendung können die Papiermodule ins Altpapier zum Recycling gegeben werden. So wird laut Hübler nicht nur erneuerbare Energie erzeugt, sondern die Solarzelle selbst besteht aus nachwachsenden Rohstoffen und ist selber erneuerbar. Informationen auch im Internet unter http://www.pppv.de oder per Mail: pmhuebler@mb.tu-chemnitz.de

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