Solarglas Transparente Photovoltaik zum mobilen Laden von Smartphones

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Ein Forschungsteam der UNIST-Universität in Südkorea hat durchsichtige, glasartige Photovoltaik-Zellen samt Modul entwickelt, die sich auf dem Frontdisplay von mobilen Geräten wie Smartphone anbringen lassen. Somit lassen sich diese auch unterwegs aufladen, ohne die Sicht auf den Bildschirm zu behindern.

Das Forschungsteam um Professor Kwanyong Seo vom Institut für Energie- und Chemietechnik haben haben einen Typus von Solarzellen und -modulen mit – für transparente Photovoltaikeinheiten – vergleichsweise hohem Wirkungsgrad entwickelt, der gleichzeitig glasähnliche farblose und transparente Eigenschaften aufweist. Das an der südkoreanischen Universität entworfene Design verwendet eine „All-Back-Contact“-Konfiguration, bei der sich alle Komponenten der Solarzelle auf der Rückseite befinden.Auf diese Weise konnte eine glasähnliche transparente kristalline Siliziumzelle (c-Si) entstehen.

Das Display als Energiequelle nutzen

Um eine uneingeschränkte Durchsichtigkeit zu erreichen entwickelte das Forschungsteam zudem eine „Seamless Modularization“ Technologie. Mit dieser Technik lassen sich Lücken zwischen einzelnen Bauteilen überbrücken, ohne dass Metalldrähte zum Einsatz kommen.

Das neuartige ABC-Design „demonstriert nicht nur einen hohen Wirkungsgrad bei der Leistungsumwandlung (PCE) von Solarzellen, sondern gewährleistet auch eine ungehinderte Sicht durch transparente Solarmodule,“ heißt es in der begleitenden Studie, die im Fachblatt Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht wurde. Das mit dieser Technologie entwickelte transparente Solarzellenmodul besitzt eine Größe von 16 cm² und erreichte im Test einen durchschnittlichen Wirkungsgrad von 14,7%. Prinzipiell kann auch ein PCE-Wert von 15,8 % bei einer durchschnittlichen Durchlässigkeit im sichtbaren Bereich von 20% erreicht werden, was relativ hohe Werte für transparente Solarzellen darstellt.

In der Studie weisen die Forschenden nach, dass sich mit dem so entwickelten PV-Modul ein Smartphone mit natürlichem Sonnenlicht aufladen lässt. Die Solarzelle kann dabei wahlweise als Modul auf dem Display oder als Display selbst zum Einsatz kommen. Dadurch wurde praktisch erwiesen, dass hiermit auch der Bildschirm eines kleinen mobilen Geräts als Energiequelle desselben genutzt werden kann.

Dabei wurde besonderen Wert darauf gelegt, dass das Erscheinungsbild und der Gebrauch eines Smartphones durch den Einsatz des PV-Moduls nicht beeinträchtigt wird: „Diese Studie löste das ästhetische Problem der bestehenden Methode zur Modularisierung von Solarzellen durch den Entwurf einer neuen Gerätestruktur grundlegend“, geben Jeonghwan Park und Professor Kangmin Lee, zwei der Co-Autoren der Studie, an. „Sie hat die Möglichkeit aufgezeigt, dass transparente Silizium-Solarzellen in verschiedenen Industrien, wie z.B. für kleine Geräte, Gebäude und Autoglas, eingesetzt werden können.“

Die Technologie befindet sich noch in einem Anfangsstadium, weist aber bereits vielversprechende Eigenschaften für zukünftige Entwicklungen auf. „Wir haben einen neuen Weg für die Modularisierungsforschung eröffnet, die für die Kommerzialisierung von transparenten Silizium-Solarzellen unerlässlich ist“, und fügte hinzu: „Wir planen, die Forschung fortzusetzen, damit transparente Solarzellen zu einer Schlüsseltechnologie in der umweltfreundlichen Energieindustrie der Zukunft werden können,“ sagt Professor Kwanyong Seo.

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(sg)

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