Forscher haben eine organische Mini-Solarzelle entwickelt, die einen Betrieb bei bis zu 5.000 Volt ermöglicht. Das eröffnet vollkommen neue Einsatzbereiche.
Wissenschaftler haben eine neue organische Solarzelle entwickelt, die über 5.000 Volt Spannung erzeugen kann. Die Entwicklung könnte eine nachhaltige und tragbare Stromquelle für Hochspannungsgeräte wie künstliche Muskeln in Robotern oder elektrostatische Antriebe sein.
Bisher benötigten solche Anwendungen entweder schwere Batterien oder sperrige Hochspannungskonverter. Die neue Technologie bietet eine kompakte und effiziente Alternative, die ohne externe Energieversorgung auskommt. Das Photovoltaikmodul basiert auf einer speziellen Struktur, bei der über 5000 winzige Solarzellen in Reihe geschaltet sind.
Dadurch lassen sich Spannungen erreichen, die für Hochleistungsgeräte notwendig sind. Je nach den verwendeten Materialien konnten die Forscher zwei Varianten entwickeln. Eine Version erzeugte 3.970 Volt bei einer Effizienz von 19 Prozent, während eine zweite Variante sogar 5.534 Volt lieferte, allerdings mit einer geringeren Effizienz von 6,4 Prozent.
Organische Mini-Solarzelle mit 5.000 Volt
Diese Werte erzeugte die Zelle unter künstlichem Licht mit einer Beleuchtungsstärke von 100.000 Lux. Das entspricht in etwa der Intensität direkter Sonneneinstrahlung. Ein besonderes Merkmal der neuen Technologie ist ihre hohe Zuverlässigkeit – selbst unter schwierigen Bedingungen.
Frühere Versuche mit Hochspannungssolarzellen scheiterten oft an Problemen wie Teilverschattung oder Spannungsverlusten durch Materialermüdung. Die neue Lösung zeigt hingegen eine hohe Stabilität und könnte in verschiedenen Bereichen einen Einsatz finden.
Denkbar sind Anwendungen in der Medizintechnik, in der künstliche Muskeln oder flexible Greifsysteme von einer unabhängigen Stromquelle profitieren würden. Auch elektrostatische Antriebe, wie sie in kleinen, leichten Flugrobotern genutzt werden, könnten von der Technologie profitieren.
Erste Praxistests mit vielversprechenden Resultaten
Einen ersten Praxistest führten die Forscher mit einem künstlichen Muskel durch, der über die Solarzelle Strom erhielt. In dem Experiment gelang es, ein 28 Gramm schweres Objekt allein durch die erzeugte Spannung anzuheben. Das demonstriert, dass das System nicht nur theoretisch funktioniert, sondern auch praktische Anwendungen in realen Umgebungen ermöglichen könnte.
Langfristig planen die Forscher, die Effizienz weiter zu steigern und das Material flexibler zu gestalten, um es für noch mehr Anwendungsbereiche nutzbar zu machen. Sollte das gelingen, könnte die Technologie eine umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichen Batterien darstellen und viele energieintensive Hochspannungsanwendungen verändern.
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