Basic HTML-Version
BUW.
OUT
PUT Nr.
8
FOrschungsmagazin der Bergischen UniversitätWuppertal
/
Wintersemester 2012/2013
23
Seit März 2012 wird meine Forschung an dehnbaren
Solarzellen durch das Emmy-Noether-Programm der
Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert. Wäh-
rend die ersten beschriebenen dehnbaren Anordnun-
gen aus einzelnen Metall- oder Polymerschichten auf
Silikonfolien bestanden, gilt es nun die Herausforde-
rungen einer nicht nur technologisch, sondern auch
physikalisch vielschichtigeren Anordnung zu bewälti-
gen. Dabei greift die Arbeitsgruppe auch auf die Erfah-
rungen an der Professur für Elektronische Bauelemen-
te zurück, an der sie angesiedelt ist. Hier werden bereits
seit 2009 organische Solarzellen auf Glassubstraten
erforscht. Die Ziele dieser Forschungsaktivitäten sind
kostengünstige, großflächig herstellbare Solarzellen,
die nicht nur elastisch dehnbar und somit auf beliebige
Oberflächen platzierbar sind, sondern auch effizienter
als ihre starren und flexiblen Vorgänger.
Solarzellen bilden einen idealen Einstieg in die dehn-
bare Elektronik, da man auf eine Strukturierung der
Dünnschichten praktisch verzichten kann. Letzteres
wird notwendig, sobald man an schaltungstechnisch
aufwendigere dehnbare Anwendungen, wie Displays,
Sensoren und Ähnliches, denkt. Dabei wird gerade
die Drucktechnik eine entscheidende Rolle spielen.
Es bleibt also ein weiter Weg, bis z. B. ein Smartpho-
ne vollständig in intelligente Kleidung integrierbar ist.
Doch eines ist heute schon sicher: Elektronik wird wei-
cher werden!
www.lfeb.uni-wuppertal.de
DFB („distributed feedback“)-Resonator für den or-
ganischen Laser. Dieser Resonator bestimmt, welche
Wellenlänge – also welche Farbe – der Laser emittiert.
Dabei ist die Wellenlänge proportional zum Abstand
der Falten. Dehnt man das Bauelement, wird die Far-
be entsprechend zu größeren Wellenlängen (Rot) ver-
schoben. Man kann also an der Farbe des Lasers be-
rührungslos und kontinuierlich die an jedem Punkt
einer großen Fläche exakte lokale mechanische Aus-
dehnung messen. Der Laser bildet letztlich eine „op-
tische Haut“ und könnte Anwendungen beispielsweise
in der Bauwerksüberwachung finden.
Optische Gitter sind aber nicht nur für Laser inte-
ressant. Sie können die Effizienz verschiedener opto-
elektronischer Dünnschichtbauelemente verbessern,
indem sie einerseits die Auskopplung des Lichtes von
Leuchtdioden und Displays erhöhen und anderer-
seits die Absorption gerade sehr dünner Solarzellen
deutlich steigern. So könnte man die Effizienz der
derzeit besten organischen Solarzellen durch Plasmo-
nen-Anregung auf Gittern um bis zu 100% erhöhen.
Allerdings sind großflächige submikrometergroße
Strukturen wie optische Gitter auf harten Substraten
nur langsam und mit erheblichem technischem Auf-
wand herstellbar. Andererseits erlauben weiche Sub-
straten die Möglichkeit der sekundenschnellen Bil-
dung optischer Gitter auf praktisch beliebigen Flächen
durch selbstorganisierte Faltenbildung. Allein durch
die Wahl weicherer Substrate ergeben sich also neue
technologische Möglichkeiten, von denen auch An-
wendungen profitieren können, die überhaupt nicht
dehnbar sein müssen, beispielsweise flache Solarmo-
dule auf einem Häuserdach.
2
{ The new world of soft electronics – Stretchable electronic devices }