(Nanowerk-Neuigkeiten) Da der Markt für tragbare Elektrogeräte schnell wächst, haben dehnbare Solarzellen, die unter Belastung funktionieren, als Energiequelle große Aufmerksamkeit erhalten. Für den Bau solcher Solarzellen ist es notwendig, dass ihre photoaktive Schicht, die Licht in Elektrizität umwandelt, eine hohe elektrische Leistung aufweist und gleichzeitig über mechanische Elastizität verfügt. Die Erfüllung dieser beiden Anforderungen stellt jedoch eine Herausforderung dar, was die Entwicklung dehnbarer Solarzellen erschwert.
Ein KAIST-Forschungsteam vom Department of Chemical and Biomolecular Engineering (CBE) unter der Leitung von Professor Bumjoon Kim kündigte die Entwicklung eines neuen leitfähigen Polymermaterials an, das sowohl eine hohe elektrische Leistung als auch Elastizität erreicht und gleichzeitig die weltweit leistungsstärkste dehnbare organische Solarzelle vorstellt.
Abbildung 1. Chemische Struktur des neu entwickelten leitfähigen Polymers und Leistung dehnbarer organischer Solarzellen, die das Material verwenden. (Bild: KAIST)
Die Ergebnisse wurden in veröffentlicht joule („Starre und weichblockcopolymerisierte konjugierte Polymere ermöglichen leistungsstarke, intrinsisch dehnbare organische Solarzellen“).
Organische Solarzellen sind Geräte, deren photoaktive Schicht, die für die Umwandlung von Licht in Elektrizität verantwortlich ist, aus organischen Materialien besteht. Im Vergleich zu bestehenden Solarzellen auf der Basis anorganischer Materialien sind sie leichter und flexibler und eignen sich daher hervorragend für tragbare Elektrogeräte. Solarzellen als Energiequelle sind besonders wichtig für den Bau elektrischer Geräte. Hocheffizienten Solarzellen mangelt es jedoch oft an Flexibilität, sodass ihre Anwendung in tragbaren Geräten bisher auf diesen Punkt beschränkt ist.
Abbildung 2. Photovoltaische Effizienz und mechanische Dehnbarkeit neu entwickelter Polymere im Vergleich zu bestehenden Polymeren. (Bild: KAIST)
Das von Professor Kim geleitete Team konjugierte ein hoch dehnbares Polymer durch chemische Bindung mit einem elektrisch leitfähigen Polymer mit hervorragenden elektrischen Eigenschaften und entwickelte ein neues leitfähiges Polymer mit sowohl elektrischer Leitfähigkeit als auch mechanischer Dehnbarkeit.
Dieses Polymer erreicht den höchsten gemeldeten Wirkungsgrad der Photovoltaik-Umwandlung (19 %) bei Verwendung organischer Solarzellen und weist gleichzeitig eine zehnmal höhere Dehnbarkeit als bestehende Geräte auf. Das Team baute damit die weltweit leistungsfähigste dehnbare Solarzelle, die sich im Betrieb um bis zu 10 % dehnen lässt, und demonstrierte ihre Anwendbarkeit für tragbare Geräte.
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- Quelle: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64342.php
