Solarzellen produzieren in Textilien Strom: Das Projekt Sun-powered Textiles an der Aalto Universität.
Foto: Aalto University, Anne Kinnunen

Das Fasermaterial, die Textilstruktur, die Dichte, die Farbe und die Art der Nachbehandlung beeinflussen die optischen Eigenschaften von Textilien. Prinzipiell können sie so gestaltet werden, dass sie Sonnenlicht durchlassen. Wird ein entsprechender Stoff dann auf handelsübliche Solarzellen gelegt, kann das daraus resultierende Modul Energie erzeugen. Der Vorteil: In Wearables müssen keine Batterien aufgeladen oder ausgetauscht werden, weil das Produkt die zu seinem Betrieb nötige Energie selbst erzeugen kann. Indem es Licht als erneuerbare Energiequelle nutzt, wird es energieautonom; was nicht nur bei Sonnenlicht, sondern auch bei künstlichem Licht funktioniert.

Im Rahmen des Projekts Sun-powered Textiles an der finnischen Aalto Universität wurde nun eine Textilkollektion entworfen und entwickelt, die sich nicht nur für die Gewinnung von Energie eignet, sondern die integrierte Solarzelle auch – aus ästhetischen Gründen – hinter dem Textil verbirgt. Das ermöglicht eine größere Designfreiheit und produziert dennoch genügend Strom für die Versorgung von Wearables. Zur Stromerzeugung verwendet werden kleine starre Zellen aus monokristallinem Silizium und größere flexible Zellen aus amorphem Silizium. Die starren Zellen haben einen höheren Wirkungsgrad und eignen sich besonders für den Einsatz im Freien. Die flexiblen Zellen hingegen funktionieren besser bei schwachem Licht, etwa in Innenräumen. Da sie dünner und elastischer sind, können sie zum Beispiel im Stoff einer Jacke angebracht werden, ohne dass der Tragekomfort eingeschränkt wird. Der funktionierende Prototyp, eine Musterjacke, enthält einen Temperatur- und Feuchtigkeitssensor, der durch die integrierten Solarzellen mit Strom versorgt wird.

Das aus Textilien und Zellen gebildete Modul zur Energiegewinnung kann in großem Umfang für intelligente Textilien und tragbare Technologielösungen eingesetzt werden, z. B. für Berufs- und Arbeitskleidung, Sportbekleidung, Wellness und Mode. Smartphones können mit den integrierten Zellen zwar nicht aufgeladen werden, dafür aber Sensoren, die z. B. Temperatur, Luftfeuchtigkeit, die Höhe oder die Schritte der Benutzerin oder des Benutzers zählen. Da die Zellen zwischen zwei Stoffen laminiert wurden, die auf beiden Seiten mit einer wasserdichten thermoplastischen Kunststofffolie versehen sind, können die Textilien sogar gewaschen werden. In Tests hielten die kleinen starren Zellen 50 Waschgänge mit 40°C in einer Waschmaschine aus. Auch die Ergebnisse mit den flexiblen Zellen seien vielversprechend.

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