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Solarmodul macht PDA netzunabhängig

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Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg haben in den Deckel eines PDA vom Typ Casio PV-250X ein Hochleistungs-Solarmodul integriert, das das Gerät vollständig vom Stromnetz unabhängig machen soll. Das Modul speist die aus dem Sonnenlicht gewonnene Energie in den geräteeigenen Akku ein. Der Prototyp sei in dieser Geräteklasse ein Novum, erklärten die Entwickler.

Problematisch soll es vor allem gewesen sein, das Gerät mit Solarzellen auszustatten, die über einen genügend hohen Wirkungsgrad verfügen. Konventionelle, amorphe Zelltypen sind zwar kostengünstig herzustellen, haben aber den Nachteil, dass sie nur einen geringen Wirkungsgrad von um die 13 Prozent aufweisen. Für Solaranlagen auf dem Dach oder Armbanduhren mit kleinem Energiebedarf ist das vollkommen ausreichend. Sinkt allerdings die zur Verfügung stehende Fläche bei gleichzeitigem Anstieg des Strombedarfs (wie bei Handys und Organizern), gewinnt der Wirkungsgrad an Bedeutung. Der Hersteller muss dann einen Kompromiss zwischen Herstellungskosten und Wirkungsgrad eingehen.

Die am ISE entwickelte Hochleistungs-Solarzelle aus Silizium scheint diesen Faktoren gerecht zu werden. Sie erreicht einen Wirkungsgrad von mehr als 20 Prozent und ermöglicht dadurch Stromdichten von über 35 Milliampere pro Quadratzentimeter bei direktem Lichteinfall. Der höchste Wirkungsgrad, den die ISE-Wissenschaftler bisher in ihrem Labor erreichen konnten, liegt bei fast 25 Prozent. Aus Kostengründen wäre eine solche Solarzelle allerdings noch nicht für den Massenmarkt geeignet.

Um den Wirkungsgrad der verwendeten Solarmodule auf einfache Weise zu erhöhen, formten die Freiburger Forscher mit einer speziellen Ätzlösung eine Oberflächenstruktur, die nicht glatt, sondern mit Mikropyramiden übersät ist. Reflektiertes Licht, das nicht zur Solarzelle vordringt, kann so mittels der Pyramidenstruktur noch einmal auf die Oberfläche treffen, was wiederum die Stromausbeute erhöht.

Damit die von der Solarzelle erzeugte elektrische Ladung nicht sofort wieder an die Umwelt abgegeben wird, ist sie mit einem Isolator überzogen. Um jedoch die elektrischen Kontakte mit der Zelle zu verbinden, musste bisher das nicht leitende Material an diesen Stellen gezielt und recht aufwendig wieder abgetragen werden. Auch dafür haben die Fraunhofer-Forscher jetzt eine neue Lösung: Ein spezieller Laser schießt die Kontaktpunkte wieder frei, was die Gesamtzahl der nötigen Prozessschritte auf ein Fünftel gegenüber früheren Techniken reduziert.

Schon vor zwei Jahren hatten die ISE-Wissenschaftler den ersten Prototypen eines Siemens-Handys vorgestellt, das durch Solarstrom im Standby gehalten wurde. Inzwischen konnten die Forscher die Integration der Solarzellen in die Geräte weiter vorantreiben und verbessern. In Zukunft sollen die Hochleistungs-Solarzellen auch in andere mobile Geräte wie MP3-Player oder Handys integriert werden können. Entsprechende Gespräche mit namhaften Unternehmen sollen bereits laufen. Für den netzunabhängigen Betrieb eines Laptops, der 30 Watt und mehr zum Arbeiten braucht, reicht jedoch der Platz auf dem Deckel noch nicht aus, um genügend Solarmodule platzieren zu können.

Die Freiburger Forscher sind jedoch nicht die ersten, die sich an netzunabhängige Rechner gewagt haben. Vor einigen Jahren werkelte schon der Computerhersteller Zenith Data an einem Notebook mit einem im Deckel integrierten Solarpanel. Der durch die Solarzellen gewonnene Strom sollte den Akku puffern, was einen längeren netzunabhängigen Betrieb ermöglicht hätte. Mangels Nachfrage wurde das Projekt jedoch eingestellt. (Andreas Grote) / (dal)