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Materialwissenschaft: Solarpanel faltet sich zur Sonne

Wie beim japanischen Schnitt-Origami sollen neue Solarzellen ihre Oberfläche bald von selbst in Richtung Sonne ausrichten und so ihre Effizienz erhöhen. Im Kleinen klappt das schon recht passabel.
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Die Effizienz von Solarzellen steht und fällt mit ihrer Ausrichtung zum einstrahlenden Sonnenlicht. Seit Langem arbeiten Ingenieure daher an mehr oder weniger aufwändigen Vorrichtungen, die die oft großflächigen und schweren Panele ständig optimal zur Sonne ausrichten. Dabei ist natürlich wichtig, möglichst wenig der so zusätzlich gewonnenen Fotoenergie wieder durch die motorisierte Nachführtechnik zu verlieren. Einen anderen Ansatz verfolgten deshalb nun Forscher um Max Shtein von der University of Michigan: Sie setzten auf ein System ohne Motor, dessen Oberfläche sich verformt und so den Lichteinfall optimiert.

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Zur Sonne: Kirigami-Solarzellen | Solarzellen lassen sich nach dem Vorbild der japanischen Kirigami-Falt-Schnitt-Technik in dreidimensionale Formen verwandeln. Diese können gedehnt und entspannt werden und richten dann größere oder kleinere Oberflächenanteile in Richtung Sonne.

Die Techniker ließen sich dabei von der japanischen Falttechnik des Kirigami inspirieren – einer Form des Origami, bei der die gewünschten Oberflächeneffekte und die Dreidimensionalität des entstehenden Faltobjekts durch Einschnitte unterstützt werden. Shtein und Kollegen schnitzen nach diesem Vorbild ein zweidimensionales Muster in Solarpanele und dehnen sie dann, wodurch sich die Oberfläche auffaltet und ihre Orientierung verändert. Die passende Ausrichtung von Schnitten und Dehnungswirkung kann so gezielt dafür sorgen, dass größere Oberflächen sich beim Dehnen in Sonnenrichtung orientieren.

Für die Dehnung der neuen Solarzellen sollten weniger leistungsstarke und energiehungrige Manipulatoren sorgen können, was die Gesamteffizienz dann erhöht, hoffen die Forscher. Noch haben sie zwar gerade erst die frühen Designphasen auf dem Weg zur Alltagstauglichkeit hinter sich – die ersten Zwischenresultat lassen aber hoffen, dass ihre Technik leichtgewichtiger und stromsparender werden könnte.

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