Stel je een vrachtwagenzeil voor dat de energie van zonlicht kan oogsten! Met behulp van nieuwe op textiel gebaseerde zonnecellen ontwikkeld door Fraunhofer-onderzoekers, opleggers zouden binnenkort de elektriciteit kunnen produceren die nodig is voor het aandrijven van koelsystemen of andere apparatuur aan boord. Kortom, op textiel gebaseerde zonnecellen kunnen binnenkort een geheel nieuwe dimensie toevoegen aan fotovoltaïsche energie, aanvulling op het gebruik van conventionele zonnecellen op basis van silicium.

Zonnepanelen op daken van gebouwen zijn tegenwoordig een normaal verschijnsel, net als grootschalige zonneparken. In de toekomst, we kunnen heel goed zien dat andere oppervlakken worden geëxploiteerd voor fotovoltaïsche opwekking. Vrachtwagenzeilen, bijvoorbeeld, kan worden gebruikt om de elektriciteit op te wekken die door de bestuurder wordt verbruikt wanneer hij onderweg is of 's nachts geparkeerd staat, of om elektronische systemen aan te drijven die worden gebruikt om trailers in verzendterminals te lokaliseren. evenzo, conventionele gevels van gebouwen kunnen worden bedekt met fotovoltaïsch textiel in plaats van betonpleister. Of de jaloezieën die worden gebruikt om schaduw te bieden in gebouwen met glazen gevels, kunnen worden gebruikt om honderden vierkante meters extra oppervlak te creëren voor het produceren van stroom.

Glasvezelweefsel als zonnecelsubstraat

In het hart van dergelijke visioenen zijn plooibaar, op textiel gebaseerde zonnecellen ontwikkeld aan het Fraunhofer Institute for Ceramic Technologies and Systems IKTS in samenwerking met het Fraunhofer Institute for Electronic Nano Systems ENAS, Sächsisches Textilforschungsinstitut e.V. en industriële partners erfal GmbH &Co. KG, PONGS Technisch Textiel GmbH, Paul Rauschert GmbH &Co. KG en GILLES PLANEN GmbH. "Er zijn een aantal processen waarmee zonnecellen kunnen worden verwerkt in coatings die op textiel worden aangebracht, " legt Dr. Lars Rebenklau uit, groepsmanager voor systeemintegratie en elektronische verpakking bij Fraunhofer IKTS. Met andere woorden, het substraat voor de zonnecellen is een geweven stof in plaats van het conventioneel gebruikte glas of silicium. "Dat klinkt misschien makkelijk, maar de machines in de textielindustrie zijn ontworpen om enorme rollen stof te verwerken – vijf of zes meter breed en tot 1000 meter lang, " legt Dr. Jonas Sundqvist uit, groepsmanager voor dunnefilmtechnologie bij Fraunhofer IKTS. "En tijdens het coatingproces, het textiel moet bestand zijn tegen temperaturen van rond de 200 °Celsius. Ook andere factoren spelen een belangrijke rol:de stof moet voldoen aan de brandvoorschriften, hebben een hoge treksterkte en zijn goedkoop te produceren. “Het consortium koos daarom voor een glasvezeldoek, die aan al deze specificaties voldoet, ' zegt Rebenklau.

Nadruk op standaardprocessen

Onderzoekers stonden ook voor de uitdaging hoe ze de flinterdunne lagen die deel uitmaken van een zonnecel moeten aanbrengen - de onderste elektrode, de fotovoltaïsche laag en de bovenste elektrode – naar de stof. Deze lagen zijn tussen de één en tien micron dik. Ter vergelijking, het oppervlak van de stof is als een bergketen. De oplossing was om eerst een laag aan te brengen die de pieken en dalen op het oppervlak van de stof egaliseert. Voor dit doeleinde, onderzoekers kozen voor een standaardproces uit de textielindustrie:transfer printen, die ook wordt gebruikt om stoffen te rubberiseren. Alle andere processen zijn zo aangepast dat ze eenvoudig kunnen worden ingepast in standaard productiemethoden die in de textielindustrie worden gebruikt. Bijvoorbeeld, de twee elektroden - die zijn gemaakt van elektrisch geleidend polyester - en de fotovoltaïsche laag worden aangebracht door middel van de gebruikelijke roll-to-roll-methode. De zonnecellen zijn bovendien gelamineerd met een extra beschermlaag om ze robuuster te maken.

Op stof gebaseerde zonnecellen klaar voor marktintroductie in ongeveer vijf jaar

Het onderzoeksteam heeft al een eerste prototype gemaakt. "Dit heeft de basisfunctionaliteit van onze op textiel gebaseerde zonnecellen aangetoond, " zegt Rebenklau. "Op dit moment, ze hebben een rendement tussen de 0,1 en 0,3 procent." In een vervolgproject hij en het team proberen dit over de vijf procent te duwen, op dat moment zouden de op textiel gebaseerde zonnecellen commercieel levensvatbaar blijken. Zonnecellen op basis van silicium zijn aanzienlijk efficiënter, tussen de tien en twintig procent. Echter, deze nieuwe vorm van zonnecel is niet bedoeld om het conventionele type te vervangen, bieden slechts een alternatief voor specifieke toepassingen. In de komende maanden, het team gaat manieren onderzoeken om de levensduur van de op textiel gebaseerde zonnecellen te verlengen. Als alles volgens plan verloopt, de eerste op textiel gebaseerde zonnecellen zouden over ongeveer vijf jaar klaar kunnen zijn voor commercialisering. Hiermee zou het oorspronkelijke doel van het PhotoTex-project worden verwezenlijkt:een nieuwe stimulans geven aan de Duitse textielindustrie en haar concurrentievermogen verbeteren.