Lichtgedanken 04

S C HW E R P U N K T 16 Eine nachhaltige Energienutzung ge- hört zu den großen Herausforderungen unserer Zeit. Weltweit suchen Wissen- schaftler nach Wegen, um erneuerbare Energien zu nutzen und selbstversor- gende Systeme zu schaffen. Das Haus, das über Photovoltaik den eigenen Strom generiert, und das Elektroauto, das seine Energie mithilfe einer Batterie zu großen Teilen aus Wind-, Wasser- und Solarkraft bezieht, sind inzwischen häufig anzutreffen. Etwas kompakter denken derzeit Jenaer Materialwissen- schaftler und Chemiker: Sie haben klei- ne, mobile Anwendungen im Blick. Für Prof. Dr. Ulrich S. Schubert und Dr. Martin Hager liegt der Schlüssel in fle- xiblen Solarbatterien, die die Vorteile or- ganischer Solarzellen beziehungsweise flexibler Solargewebe mit organischen Batterien bündeln. Die fünfköpfige For- schergruppe Solarbatterien, die in den vergangenen zwei Jahren im Rahmen einer Forschergruppe der Thüringer Aufbaubank mit Mitteln des Europäi- schen Sozialfonds und des Freistaates Thüringen gefördert wurde, sucht nach einer geeigneten Verbindung der bei- den Komponenten und konnte bereits vielversprechende Ergebnisse erzie- len. Neben dem CEEC Jena war auch das Leibniz-Institut für Photonische Technologien beteiligt, das über Ferti- gungsmöglichkeiten für flexible Solar- gewebe verfügt. Chemische Liaison: Solarzelle und Batterie heiraten »Unsere Idee war es, ein integriertes System zu schaffen, das Stromerzeu- gung und -speicherung zugleich ermög- licht«, erklärt Martin Hager vom CEEC Jena. »Um das zu erreichen, haben wir Solarzelle und Batterie miteinander verheiratet und eine Solarbatterie ent- wickelt.« Zu den Vorteilen gehöre, dass kaum Kabel benötigt werden und sich die Batterie auch während der Nutzung in der Sonne selbst auflädt. So werde eine kontinuierliche Stromversorgung gewährleistet. »Die Batterie speichert die aufgenommene Energie, die dann auch außerhalb der Sonne weiter ge- nutzt werden kann.« Dazu haben die Forscher organische Po- lymersolarzellen oder ein Solargewebe aus Silizium-Solarzellen direkt mit einer organischen Batterie verknüpft. Die So- larzellen liefern den Strom und können somit die Polymerbatterien aufladen. Auf diese Weise ist das fortwährende Laden in der Sonne und Entladen in de- ren Abwesenheit sichergestellt. »Die Kombination ist insgesamt hoch- komplex, viele Anpassungsprozesse sind nötig«, sagt Dr. Hager. »Für uns war in erster Linie wichtig, die Span- nungen anzupassen.« So generiert eine Solarzelle maximal 0,7 Volt, während beispielsweise ein Handy 3,8 Volt benö- tigt, um zu laden. »Deshalb mussten wir mehrere Solarzellen verschalten, damit wir mit der Spannung hoch genug kom- men.« Die Solarbatterien sind dünn, leicht und flexibel – und eignen sich dadurch vor allem für kleine, leichte Anwen- dungen, die häufig für einige Zeit der Sonne ausgesetzt sind und für die ge- ringe Energiemengen ausreichen. »Für Sicherheitsbekleidung mit Reflektoren, die von allein leuchten, ist die Solar- batterie ideal. Auch neue sensorische Funktionen wie die Verbindung mit der Smart Watch sind möglich«, zählt Prof. Am Center for Energy and Environmental Chemistry Jena (CEEC Jena) widmen sich Materialwissenschaftler und Chemiker seit Jahren der Entwicklung von organischen Solarzellen und organischen Batterien. Für eine effizientere Energiegewinnung bei kleinen Anwendungen haben sie nun in einem jüngst abgeschlossenen Forschungsprojekt beide Komponenten verknüpft und eröffnen mit den entwickelten Solarbatterien völlig neue Verarbeitungs- und Verwendungsmöglichkeiten. Sonnenlicht zum Mitnehmen TEXT: JULIANE DÖLITZSCH