- Das SOLED-Gerät kombiniert Solarzellen und LEDs, um die Batterielast der Soldaten zu reduzieren.
- Die Energieumwandlungseffizienz des Geräts kann bis zu 22 % betragen und es kann fast 11 % Licht abgeben.
- Diese Technologie kann die Abhängigkeit von herkömmlichen Batterien und Generatoren verringern und die Energieversorgungssicherheit erhöhen.
- Das Team arbeitet daran, die Lichthelligkeit der Paneele zu erhöhen, um den Anwendungsbereich zu erweitern.
Ein US-Soldat kann während eines Einsatzes bis zu 20 Pfund an Batterien für Funkgeräte und andere elektronische Geräte mitführen. Ingenieure der Florida International University haben ein dünnes Gerät entwickelt, das durch die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie diese Last verringern und gleichzeitig als Lichtquelle dienen kann. Das Gerät mit dem Namen SOLED kombiniert Solarzellen und Leuchtdioden (LED). Das Projekt erhielt eine Förderung von 10 Millionen US-Dollar vom Verteidigungsministerium. Das extrem dünne Gerät kann in Uniformen oder Ausrüstungen eingenäht werden und bietet Truppen in abgelegenen Gebieten eine geräuschlose Energiequelle, ohne die Lärmentwicklung, Wärme oder das Volumen eines Generators.
SOLED besteht aus einem vielseitigen Halbleiter, Perowskit, der als Solarzelle mit einer Effizienz von bis zu 22 % Sonnenlicht in elektrische Energie umwandeln kann, was laut dem Team mit kommerziellen Solartechnologien vergleichbar ist. Wenn es umgekehrt betrieben wird, gibt es Licht mit einer Effizienz von fast 11 %, was eine signifikante Verbesserung gegenüber früheren Versionen darstellt. Obwohl die Lichtquelle für das menschliche Auge nicht hell erscheint, liegt ihr Spitzenwert bei 818 Nanometern, leicht über dem Rand des sichtbaren Lichts, und strahlt ein schwaches rosa Licht aus. Nachtsichtsensoren, biometrische Scanner und medizinische Bildgebungsgeräte können jedoch solche Wellenlängen erfassen.
Das Team arbeitet derzeit daran, die Helligkeit der Paneele zu erhöhen.
Erhöhung der Energieversorgungssicherheit
Die leitende Forscherin Daniela Radu erklärte, dass diese Paneele, die sowohl Strom als auch Licht erzeugen können, die Abhängigkeit von Batterien, Generatoren und Nachschub verringern. „Das ist unser Weg, um die Energieversorgungssicherheit auf individueller Soldatenebene zu erhöhen.“ Radu wies auch darauf hin, dass diese Technologie die Entwicklung neuer Displays, Sensoren und anderer optoelektronischer Geräte fördern könnte, um Flexibilität zu bieten, wenn die Versorgungswege bedroht sind.
Bezüglich der Erweiterung der Anwendung erklärte der Assistenzprofessor Neetesh Kumar von FIU, dass Labortests von Perowskit-Solarzellen normalerweise Proben von etwa 0,1 Quadratzentimetern (ca. 0,016 Quadratzoll) verwenden, da dies der Designbereich der Standardgeräte ist. Das Team hat SOLED auf 1,1 Quadratzentimeter (ca. 0,17 Quadratzoll) erweitert und dabei die Energieumwandlungseffizienz über 20 % gehalten, bevor es auf 2,1 Quadratzentimeter (ca. 0,33 Quadratzoll) erweitert wurde, wobei ebenfalls eine starke Leistung beibehalten wurde.
Obwohl die Vergrößerung der Größe eine Herausforderung darstellt, da das Paneel dünn und mehrschichtig ist, erklärte Kumar, dass das Team derzeit auf keine Probleme gestoßen ist.
Herausforderungen bei der Erweiterung der Anwendung
Diese Arbeit stammt aus einer Förderung des Verteidigungsministeriums, die zur Unterstützung des Center for Integrated Resilient Energy and Storage (CIREES) verwendet wird, das von Radu geleitet wird. FIU ist für dieses mehrjährige Projekt verantwortlich und arbeitet mit Partnern der Penn State University zusammen, um die Energieversorgungssicherheit der Einsatzkräfte zu einer nationalen Sicherheitspriorität zu machen. FIU hat noch keinen Zeitrahmen für eine tragbare Version angegeben. Die aktuellen Ergebnisse zeigen, dass die Energieumwandlungseffizienz bei über den minimalen Laborproben stabil bei über 20 % bleibt. Diese Forschung wurde in der Zeitschrift „Nano Energy“ veröffentlicht.
Element Spezifikation Energieumwandlungseffizienz Bis zu 22 % Umgekehrte Betriebseffizienz Nahe 11 % Paneelgröße 1,1 Quadratzentimeter (ca. 0,17 Quadratzoll) Erweiterte Paneelgröße 2,1 Quadratzentimeter (ca. 0,33 Quadratzoll)
Einfluss der SOLED-Technologie auf Soldaten
Die Entwicklung des SOLED-Geräts kann nicht nur die Batterielast der Soldaten während ihrer Einsätze verringern, sondern auch ihre Einsatzfähigkeit in abgelegenen Gebieten erhöhen. Durch die Kombination von Solarenergie und LED-Technologie können Soldaten kontinuierlich Strom erhalten, ohne auf herkömmliche Energiequellen angewiesen zu sein, was entscheidend für die Erhöhung der Energieversorgungssicherheit ist. Darüber hinaus könnte die erfolgreiche Anwendung dieser Technologie die Entwicklung neuer Displays und Sensoren fördern und die Einsatzflexibilität weiter erhöhen. Angesichts zukünftiger Herausforderungen muss das Team jedoch weiterhin technische Schwierigkeiten bei der Erweiterung der Anwendung überwinden.